遗传学论文：芒属植物生物质木质纤维素资源评价
遗传学论文：芒属植物生物质木质纤维素资源评价
【中文摘要】芒属(Miscanthus Anderss.)为禾本科多年生C4植物,主要分布在东南亚地区,我国是世界芒属植物资源分布中心。芒属植物共约13个种,我国有7个种,其中分布最广泛的4个种分别是：五节芒(M. floridulus)、芒(M. sinensis)、南荻(M. lutarioriparius)、荻(M. sacchariflorus)芒属植物已被公认为最具开发潜力的纤维类能源植物之一,它既可以直接燃烧发电,也可以
通过发酵生产纤维乙醇。作为纤维类能源植物,其评价指标一般包括生物质产量、化学成分、热值和生态适应性等,其中化学成分指标主要是指生物质的纤维素、半纤维素、木质素、灰分和水分的含量。全面系统地测定和评价芒属植物的化学成分,有助于我们从中筛选获得高纤维品质的种质资源,为芒属植物核心种质的构建提供了参考,更
为进一步研究其木质纤维素的化学结构、相关基因分离、分子辅助育种及能源开发利用提供了种质基础。本研究以510份野生芒属植物资源为材料,包括五节芒118份、芒217份、南荻45份、荻130份。采用洗涤纤维分析法测定了其越冬期茎杆半纤维素、纤维素和木质素的含量,采用常规的干燥法和灰化法测定...
【英文摘要】Members of Miscanthus are herbaceous perennial C4 plants, mainly distributed in southeast Asia, especially in China. There are about 13 species of Miscanthus in the world, among which 7 species in China and M. floridulus, M. sinensis,
木质纤维素处理转化为乙醇的研究进展
木质纤维素处理转化为乙醇的研究进展 潘春雷081143020 生科制药班摘要：木质纤维素是廉价易得，来源广泛的生物质，将其转化为生物无污染的，可再生的乙醇燃料具有很好发展前景。本文介绍了对木质纤维素的物理处理，物理化学处理，化学水解处理，生物处理的方法。 关键词：木质纤维素，乙醇，处理方法。 研究背景：目前世界温室效应及能源危机日益上升，人们在不断地寻找一种可再生的污染小的能源。各国将焦点放在乙醇的生产上。乙醇可以从粮食以及木质纤维素的发酵中得到，但由于全球仍然面临粮食危机，所以研究的焦点转到了对纤维素的处理上。纤维素原料是地球上产出量很大的可再生资源,其来源包括树木的枝叶、农作物的秸秆等, 据估计木质纤维素原料占世界生物质量(100 亿～500 亿t)的50 %【1】在整个生态系统的能量循环中有重要地位。在近几年的生态环境调查中表明农作物秸秆大多被焚烧，以获得钾肥，但此做法不仅污染了环境，而且浪费了资源，开发以木质纤维素为原料制备乙醇的工艺是未来工业燃料生产的发展方向。 1、木质纤维素生物质的主要成分 木质纤维素物质的主要组成是纤维素、半纤维素和木质素，纤维素和半纤维素可通过处理得到糖类。纤维素是由葡萄糖分子通过高度脱水缩合连接而成的高分子聚合物，纤维素的水解产物是葡萄糖单体。半维素也是生物高聚物，是由各种不同糖基组成的，主要是六碳糖和五碳糖，在特定条件下可以水解成单糖。木质素是由苯丙烷结构单体组成的天然高分子化合物，在细胞壁中起支撑和把纤维素和半纤维素结合起来的作用，但是木质素不能水解为单糖。 2、木质纤维素的预处理技术 （1） 物理处理方法 常见处理方法是机械破碎法、液相热水处理法等。其优点在于处理方便，装置简单，且处理过程中产生的污染小，但物理法处理要很高的能量, 如电能和热能，所以会增加生产成本。 机械破碎法：通常木质纤维素经碾碎处理后的原料大小通常为10～30 mm, 而经粉碎、研磨之后的原料颗粒大小一般为0.2～2 mm。粉碎处理的方法中, 以研磨中的球磨尤其是振荡球磨的效率高【2】。但是粉碎法耗能大, 粉碎处理耗能占整个过程总耗能的一半以上。而且该方法也不能适合所有的物质处理【3】所以此种物理处理方法不是很常用。 液相热水处理法：水在强的外界压力下能够渗透到木质纤维素的细胞结构中，从而达到水解纤维素和消除半纤维素的目的。原因是水使得离子化合物电离并溶解半纤维素。相对于化学预处理法, 液态热水法具有以下优点:①不使用酸碱类化学物质, 所以不需使用化学药品进行各种复杂 耗时的准备阶段的处理, 对于反应设备无特别严格的抗碱耐酸要求，从而降低了成本，获得更高的经济利益。②在进行液相热水处理法之前, 无需对物料进行降低颗粒大小的粉碎处理,相对于机械破碎法，反应能耗较少③水解产物中中性残余物数量极少, 几乎不产生对发酵有抑制作用的副产品, 对纤维素和半纤维素的下一步化学或生物水解处理不会产生不良的影响【4】。 （2）物理化学法 物理化学法预处理主要包括蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、CO2 爆裂等。蒸汽爆裂法是使高温蒸汽与生物质混合,经计算预定好的时间后迅速打开阀门降压,水蒸气提供了一个强有力的热量载体,可使原料快速升温而不至于使生成的糖受到太强的稀释作用。在减压时，喷射出的蒸汽和液化物质由于压力降低而迅速放热，温度降低。该预处理方法可以使高压蒸汽可渗入纤维内部,最终以气体的形态从封闭的细胞膜和细胞壁中爆发出来,使纤维发生一定的物理断裂，于此同时,高温高压加剧了纤维素内部氢键的破坏和顺序构型的变化,得到了可以构成糖的官能团,促进半纤维素和
木质纤维素生物炼制
实验名称：木质纤维素生物炼制 一、摘要 生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料。根据近来研究开发的不同情况，生物炼制分为木质纤维素炼制、全谷物炼制和绿色炼制。本实验属木质纤维素炼制，这是利用自然界中干燥的原材料如含纤维素的生物质和废弃物作原料进行的生物炼制。生物炼制大幅扩展可再生植物基原材料的应用，使其成为环境可持续发展的化学和能源经济转变的手段。纤维素生物转化燃料乙醇对解决当前世界能源危机、粮食短缺和环境污染等问题具有重要意义，已成为当前研究的热点。 二、实验目的、原理 2.1实验目的 本课程的目的是在生物反应器工程国家重点实验室生物炼制微型工厂公共平台实验室通过进行以类似工厂化的木质纤维素生物炼制流程操作，以玉米秸秆为起始原料经过典型的生物炼制过程生产燃料乙醇。通过对玉米秸秆的预处理和预处理效果评价以及玉米芯残渣的酶解制糖过程，使学生理解生物炼制工程的基本原理在科学研究和工业生产上的应用，掌握生物炼制工程的基本实验流程和技能，学会正确使用生物炼制专用仪器，观察记录实验数据，并对实验结果进行分析讨论。 2.2实验原理 高温稀酸预处理原理：玉米秸秆主要由大分子聚合物纤维素、半纤维素和木质素组成，而且在长期进化过程中演化出了对周围环境、生物酶、病虫害等具有极强生物抵抗性的致密结构。在高温的酸性环境中，可以促使半纤维素快速降解，破坏木质素的结构和纤维素的晶体结构，提高玉米秸秆中纤维素的酶解转化率。 预处理效果评价及玉米芯残渣糖化原理：在纤维素酶的作用下，将预处理后玉米秸秆中的纤维素/玉米芯残渣中的纤维素组分酶解生成葡萄糖。 三、实验材料、方法 3.1原材料与纤维素酶 原料：含有木质纤维素的生物质样品：外地产农作物玉米秸秆，用烘箱烘干后备用，采
白蚁及共生微生物木质纤维素水解酶的种类
白蚁及共生微生物木质纤维素水解酶的种类 3 相 辉 周志华 33 (中国科学院上海植物生理生态研究所 上海 200032) Lignocellulolytic enzymes in termite and its symbiotic microbes .XI ANG Hui ,ZH OU Zhi 2Hua 33 (Shanghai Institute o f Plant Physiology and Ecology Chinese Academy o f Sciences ,Shanghai 200032,China ) Abstract T ermites are im portant decom posers of lignocellulose in tropical ecosystems.They com prise a com plex assemblage of diverse species ,roughly divided into s o 2called lower and higher termites with different phag ous characters.T ermites can produce their own endoglucanases (EG )of G HF9,as well as glucosidase.Protistan symbiotic system of lower termite degrades cellulosic com pounds with high efficiency.Diverse lignocellulolytic enzymes are found in this system including G HF5,7and 45.Other related functional genes may include xylanase and pectinolytic related enzymes.Higher termites don ’t harbor flagellate.Fungus 2growing termites efficiently decom pose lignocellulose through their symbiotic relationship with basidiomycete fungi of the genus T ermitomyces.The symbiotic fungi produce cellulose ,xylanase and putative pectinolytic enzymes.They als o produce laccase which might be related to lignin degradation.H owever ,on m olecular level ,studies on lignocellulolytic emzymes of symbiotic fungi are relatively few.Many lignocellulolytic bacteria strains were is olated from termite guts ,divers cellulose genes were als o found recently.Lignocellulolytic enzymes in termite and its symbiotic systems may have potentials for the idea of cellulosic ethanol production by biological process. K ey w ords termite ,symbiotic flagellate ,fungi ,bacteria ,lignocellulolytic enzymes 摘 要 白蚁是热带生态系统重要的木质纤维素降解者。白蚁种类丰富,可分成高等白蚁和低等白蚁,食性也具有各自特点。白蚁自身可以产生纤维素酶,主要是G HF9的内切葡聚糖酶(EG ),也有β-葡萄糖苷酶(G B )。低等白蚁共生的原虫中已发现丰富的纤维素酶基因,属于G HF5,7和45。同时还有其他相关功能基因,如木聚糖酶和果胶类物质水解酶。高等白蚁肠道中没有共生原虫。高等培菌白蚁可以利用共生蚁巢伞属真菌促进木质纤维素降解,真菌可以产生纤维素酶,果胶质水解酶类、木聚糖酶,同时还产生可能与木质素分解相关的一种漆酶,但是从分子水平,关于共生真菌纤维素水解酶的研究还较少。白蚁肠道已分离出许多具有木质纤维素降解能力的菌株,最近的研究也发现了大量细菌纤维素酶基因。白蚁-共生系统丰富的木质纤维素水解酶类为发展生物方法开发纤维素乙醇这一思路提供有价值的资源。 关键词 白蚁,原生动物,真菌,细菌,纤维素水解酶 3中国科学院知识创新工程重要方向项目(K SCX22Y W 2G 2 022);中科院上海生命科学院优秀青年人才领域前沿项目(2007KIP501)。 33通讯作者,E 2mail :zhouzhihua @https://www.360docs.net/doc/179245745.html, 收稿日期:2007212229,修回日期:2008203213 地球上的生物质资源主要来自光合生物,其中90%以上为木质纤维素类物质,它们代表了生态系统中营养金子塔的最庞大的基层 [1] 。 天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等。其中纤维素是地球上最丰富的多糖物质,这类物质是植物细胞壁的主要成分,也是地球上最廉价的可再生资源。纤维素是葡萄 糖分子通过β-葡萄糖苷键连接而成的大分子多糖类物质。天然的纤维素是由多条纤维素分 子链所组成的聚合物,有着复杂的超分子结构。 半纤维素是一种碱溶性的多糖,包括木聚糖、木葡聚糖和愈创葡聚糖,其中木聚糖是最丰富、分布最广的一类。木质素是一种复杂的不溶性酚
木质纤维素预处理方法的研究进展
木质纤维素预处理方法的研究进展 摘要:概述了几种比较实用的木质纤维素预处理技术,总结了各种预处理技术的方法?原理以及优缺点,进而对木质纤维素预处理方法的发展前景进行了展望? 关键词:木质纤维素;预处理方法;研究进展 Research Advances of Pretreatment Technology of Lignocellulose Abstract: Some practical pretreatment technologies of lignocellulose were briefly introduced, including the main methods, principles, advantages and disadventages. And the development prospect of pretreatment technology of lignocellulose was put forward. Key words: lignocellulose; pretreatment method; research progress 随着世界经济的不断发展和石油资源的日益消耗,开发更加长久有效的能源是各国面临的一个巨大难题?作为一种可再生能源,生物质能源是中国能源可持续发展的必然战略选择之一?利用木质纤维素生产生物乙醇?丁醇等生物质燃料是生物质能源开发的重要内容?我国天然纤维素原料非常丰富(包括农作物秸秆?林业副产品?城市垃圾和工业废弃物等),利用生物技术分解和转化木质纤维素既是资源利用的有效途径,对于解决环境污染?食品短缺和能源危机又具有重大的现实意义? 1 木质纤维素的结构 木质纤维素是指以纤维素?半纤维素和木质素为主要成分的原料,3种成分在植物原料中的含量分别为35%~50%?15%~25%和15%~30%?纤维素是聚合度在 1 000~10 000的葡萄糖的线性直链聚合物,由结晶相和非结晶相交错形成,结晶相结构致密,阻碍纤维素的分解?半纤维素结构较纤维素简单,主要是由木糖?阿拉伯糖等戊糖及少量的葡萄糖?甘露糖和半乳糖等己糖形成的直链或支链聚合物,在适宜的温度下易于溶解在稀酸溶液中并降解成单糖?木质素是一种由苯丙烷结构单体组成的具有复杂三维结构的芳香族高聚物,在植物结构中发挥胶粘作用,将纤维素和半纤维素紧密结合在一起,增大茎秆的机械强度,起到木质化作用,阻碍微生物对植物细胞的攻击,同时减小了细胞壁的透水性?纤维素和半纤维素作为可酵解糖类,占原料总重的65%~75%[1]? 2 预处理的目的 木质纤维素的转化利用可分为原料预处理?酶水解和糖发酵3个阶段,主要的技
生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量的测定
生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量的测定 一实验目的 1.掌握生物质中主要化学成分含量的经典分析方法和原理。 2.了解纤维素、半纤维素以及木质素这三种主要化学成分在生物质热裂解中的作用。 二实验原理 植物的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素这三部分。它们是构成植物细胞壁的主要组分。其中，纤维素组成微细纤维，构成纤维细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素是填充在纤维和微细纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”。 1.纤维素 生物质粉末在加热的情况下用醋酸和硝酸的混合液处理，在这种情况下，细胞间的物质被溶解，纤维素也分解成单个的纤维，木质素、半纤维素和其它的物质也被除去。淀粉、多缩戊糖和其它物质受到了水解。用水洗涤除去杂质以后，纤维素在硫酸存在下被重铬酸钾氧化成二氧化碳和水。 C6H10O5 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 = 6CO2 + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 21H2O 过剩的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液滴定，再用硫酸亚铁铵滴定同量的但是未与纤维素反应的重铬酸钾，根据差值可以求得纤维素的含量。 K2Cr2O7 + 6FeSO4+ 7H2SO4 = 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O 2.半纤维素 用沸腾的80％硝酸钙溶液使淀粉溶解，同时将干扰测定半纤维素的溶于水的其它碳水化合物除掉。将沉淀用蒸馏水冲洗以后，用较高浓度的盐酸，大大缩短半纤维素的水解时间，水解得到的糖溶液，稀释到一定体积，用氢氧化钠溶液中和，其中的总糖量用铜碘法测定。 铜碘法原理：半纤维素水解后生成的糖在碱性环境和加热的情况下将二价铜还原成一价铜，一价铜以Cu2O的形式沉淀出来。用碘量法测定Cu2O的量，从而计算出半纤维素的含量。 测定还原性糖的铜碱试剂中含有KIO3和KI，它们在酸性条件下会发生反应，也不会干扰糖和铜离子的反应。加入酸以后，会发生反应释放出碘： KIO3 + 5KI +3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 +3H2O 加入草酸以后，碘与氧化亚铜发生反应： Cu2O + I2 + H2C2O4 = CuC2O4 + CuI2 + H2O 过剩的碘用Na2S2O3溶液滴定：2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI 3.木质素 先用1％的醋酸处理以分离出糖、有机酸和其它可溶性化合物。然后用丙酮处理，分离叶绿素、拟脂、脂肪和其它脂溶性化合物。将沉淀用蒸馏水洗涤以后，在硫酸存在下，用重铬酸钾氧化水解产物中的木质素： C11H12O4 + 8K2Cr2O7 + 32H2SO4 = 11CO2 + 8K2SO4 + 8Cr2(SO4)3 + 32H2O 过量的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液滴定。方法和测定纤维素相同。 三实验所需试剂和仪器 1. 实验试剂 硫酸亚铁铵分析纯，重铬酸钾分析纯，硫代硫酸钠分析纯， 硝酸钙分析纯，硫酸铜分析纯，碘化钾分析纯， 可溶性淀粉分析纯，氯化钡分析纯，邻菲啰啉分析纯，
微生物在木质纤维素降解中的应用进展
草学 微生物在木质纤维素降解中的应用进展CAO XUE 微生物在木质纤维素降解中的应用进展 熊乙匕杨富裕2,倪奎奎J许庆方“ （1.山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801； 2.中国农业大学草业科学与技术学院，北京100193） 摘要：木质纤维素广泛存在于植物细胞壁中，是造纸、制糖工业、农田降解和畜牧业中常见的大分子物质，有着广泛的研究关注度。微生物降解法在不同行业木质纤维素降解中发挥着重要的作用，它安全、高效、绿色的方式是环保节能性产业发展的理想模式。本文对国内外木质纤维素结构和微生物降解相关文献进行分析和评述，由这些研究进展报告可以发现：（1）木质素和纤维素由变构后的木聚糖作为中介连接形成复合体— —木质纤维素；（2）细菌在降解过程中不同于真菌，能产生多种多样的酶；（3）工业催化剂和基因编辑技术应用于木质纤维素降解中，前者利用金属氧化物等作为催化剂大大提高了降解效率，后者通过沉默或者敲除特定基因，改变木质纤维素合成途径。催化剂是降解木质纤维素效率较高的方法，通过改进反应压强和温度等工艺，未来可能实现温和条件降解木质纤维素。基因编辑技术则从根本上改变了木质纤维素原料的组成，使得其利用发生质的变化。但是微生物降解仍然是最适于农业木质纤维素降解的方法，未来应该会有更多关于耐热性酶制剂的研究。 关键词：木质素；纤维素；真菌；细菌；生物降解 中图分类号：Q946文献标识码：A文章编号：2096-3971(2019)05-0001-07 DOI：10.3969/j.issn.2096-3971.2019.05.001 1木质纤维素概述 木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素组成， 是维持植株形态，保护植物组织的重要物质，广泛 存在于植物界各种植物细胞壁中。自然界中绿色植 物通过同化作用将无机碳转化为糖类储藏于组织中， 这些葡萄糖经过不同的聚合反应进一步合成为半纤 收稿日期：2019-07-19 基金项目："十三五”国家重点研发计划— —千草低损耗高品质 规模化生产及产品加工技术研究与示范 （2017YFD0502103-02）资助。 作者简介：熊乙（1993-）,男，在读博士，研究方向为饲草 生产加工与利用。 *通讯作者：许庆方（1972-）, 为饲草生产与利用。男，教授，博士，研究方向 维素、纤维素等复杂的化合物，木质素则由含苯环 的氨基酸通过转氨基作用进行转化合成⑴。它们再 通过酯键、醯键等化学键连接形成高聚合大分子， 纤维素长链扭曲成外部疏水的微纤丝，木质素通过 静电作用与变构后的木聚糖结合，木聚糖桥接纤维 素微纤丝的疏水区域，三者形成复杂的木质纤维素 复合体⑴（见图1）。 半纤维素常由木糖、阿拉伯糖等单糖聚合构成， 半纤维素具有一定的亲水性，使得植物细胞具有纤 维弹性，比纤维素容易降解；纤维素是较难降解的 大分子聚合物，是生物界中分布最广、含量最高的 生物质，其含量占植物界碳含量的50%以上⑷；木 质素主要通过化学键连接半纤维素组成植物细胞壁， 具有运输水分和保护等功能，其含量占生物质的 10%-30%t3'51o IIED
木质纤维素预处理技术_易锦琼
农产品加工·学刊 2010年第6期 随着能源、环境、粮食三大危机的出现，发达国家和发展中国家越来越认识到寻求清洁、可再生能源的迫切性[1]。从20世纪70年代石油危机爆发以来，一些国家开始尝试利用生物质原料生产燃料乙醇。越来越多的国家将生物质能源产业作为国家的重大战略推进，纷纷投入巨资进行生物质能源的研发。以玉米、麦、甘蔗等农作物为原料生产燃料乙醇，在许多国家（如巴西、美国、中国）已实现产业化和商业化。但在世界范围内，粮食供应仍是一个大问题，以粮食为原料生产燃料乙醇必将受到限制。而以木质纤维素生产燃料乙醇具有可再生性、无污染性等特点，得到了广泛的研究与应用[2-6]。 木质纤维素是地球上最丰富、最廉价，且符合可持续发展要求的可再生资源[7-8]。每年仅陆生植物就产生纤维素约500×108t ；纤维素资源还是最主要的生物质资源，它占地球生物总量的60%~80%。我国是一个农业大国，玉米秸秆、小麦秸秆和稻草是我国农业生产中农作物的3大秸秆，每年仅农作物秸秆就有7×108多t ，林业副产品、城市垃圾和工业废物数量也很可观。以纤维素为原料生产乙醇有巨大发展潜力和工业应用前景。 木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素 组成，其结构稳定复杂[9-10]。纤维素不仅被半纤维素和木质素所包裹，且其本身也存在着高度结晶性使酶制剂很难与纤维素接触[11]。天然纤维素材料直接进行 酶促水解，酶解率一般都非常低（ <20％）[12]，进而影响总糖产率，增加了经济成本。因此必须借助化学和物理的方法进行预处理，破坏纤维素—木质素—半纤维素之间的连接，降低纤维素的结晶度，脱去木质素，增加原料的疏松性，以增加纤维素酶系与纤维素的接触面积，从而提高酶效率。1 预处理方法 预处理必须满足以下要求[13]：促进糖的形成，或提高后续酶水解形成糖的能力；避免糖降解或损失；避免形成副产物阻碍后续水解和发酵过程；节约成本。目前，木质纤维素原料预处理的方法主要有：物理法、化学法、物理化学法和生物法等。1.1物理方法 常用的物理方法有：机械粉碎、微波处理、高温分解和高能辐射等。1.1.1机械粉碎 机械粉碎包括：干法粉碎、湿法粉碎、球磨和锤磨等。木质纤维素原料在机械外力作用下颗粒变小， 收稿日期：2010-03-01基金项目：973计划项目（2009CB226108）。作者简介：易锦琼（1986-），女，湖南人，在读硕士，研究方向：生物质能源。E-mail ：yijinqiong@https://www.360docs.net/doc/179245745.html, 。 木质纤维素预处理技术 易锦琼1，2，熊兴耀1，2 （1.湖南省作物种质创新与资源利用重点实验室，湖南长沙410128；2.湖南农业大学园艺园林学院，湖南长沙410128） 摘要：纤维质物料的预处理是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键步骤。介绍了木质纤维素的组成结构及其对纤维 素水解的影响，概述了酸碱处理、湿氧处理、爆破处理、氨爆破处理等方法，对预处理技术的发展前景进行了展望。关键词：纤维素；半纤维素；木质素；预处理中图分类号：TQ223.12+2文献标志码：A doi ：10.3969/jissn.1671-9646(X).2010.06.001 Research on the Pretreatment of Lignocellulose Yi Jinqiong 1，2，Xiong Xingyao 1，2（1.Hu'nan Provincial Key Laboratory for Gerplasm Innovation and Utilization of Crop ，Changsha ，Hu'nan 410128，China ；2.College of Horticulture and Landscape Architecture ，Hu'nan Agricultural University ，Changsha ，Hu'nan 410128，China ）Abstract ：The pretreatment of fibre material was a critical step in the production of fuel ethanol by lignocellulosic materials.The structure and composition of lignocellulose ，and its effects on cellulose hydrolysis were introduced.Various pretreatment techniques of lignocellulose were summed up in this paper.The foreground of the development of pretreatment techniques was also predicted. Key words ：cellulose ；hemicellulose ；lignin ；pretreatment 第6期(总第211期)农产品加工·学刊 No.62010年6月 Academic Periodical of Farm Products Processing Jun. 文章编号：1671-9646(2010)06-0004-04
关于利用微生物用于木质纤维素生物质转化为燃料乙醇的研究进展综述
关于利用微生物用于木质纤维素生物质转化为燃料乙 醇的研究进展综述 摘要：木质纤维素生物质是一种廉价、易得的可持续发展的潜在新能源材料，随着能 源危机的加剧，由木质纤维素生物质转化为燃料乙醇成为开发新能源的一个新突破口。国 内外近年来在这个领域都有很多研究成果。本文就微生物在木质纤维素生物质转化为燃料 乙醇的预处理、水解中的应用作出综述，分析了现在木质纤维素生物质转化为燃料乙醇要 想实现产业化所遇到的问题，并提出几条对策。 关键词：木质纤维素、燃料乙醇、发酵、纤维素酶、研究进展 随着现代工业与经济的发展，能源需求日益增加。特别是石油能源，由于人类社会的不断开采，石油资源目前面临着枯竭的危险。据2010年11月8号《环境科学与技术杂志》发表的研发报告显示，以当前的使用速度，化石燃料原料将在2050年前枯竭，而石油开采量下降10%～15%足以令发达工业国家的经济完全瘫痪1。这就意味着，要想保证人类社会的继续发展，寻求清洁、可持续的新能源已经成为了人类一项必须要完成的任务。因此，越来越多的国家已将生物质能源产业作为国家的一项重大战略推进，纷纷投入巨资进行生物质能源的研发。20世纪70年代石油危机以来，一些国家开始尝试利用生物质资源生产液体燃料2。 继美国和巴西用玉米和甘蔗生产燃料乙醇成功后，欧盟、日本、加拿大、印度等国家和地区也先后加大用粮食制备燃料乙醇的投入，2006年，仅美国由玉米淀粉生产乙醇的产量就达到了50亿加仑3。然而，随着随着世界耕地面积的缩小和人口数量的急剧增多，世界粮食价格也在近年出现大幅攀升。如何寻求价格低廉且来源广泛的替代原料来生产燃料乙醇，成为了发展生物质能转化为乙醇新能源亟待解决的问题。木质纤维素生物质如农林牧业加工废弃物，是可再生、价廉易得和来源丰富的资源和能源。全球每年光合作用的产物高达1500-2000亿吨，其中80%以上为木质纤维素生物质(如秸秆、草类、树木等)4。利用木质纤维素生物质生产乙醇不仅有利于环境保护和资源再利用，而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机，因此成为了一条解决新能源问题的新途径，其研究得到了世界各国的大力支持，并且也取得了很多阶段性的进展。本文就木质纤维素类生物质来制备燃料乙醇的研究现状及进展进行了综述（主要以微生物研究方向为主）。 1 纤维素生物质的主要成分