纤维素酶发酵.docx

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1、纤维素发酵生产酒精的讨论摘要：以纤维素为原料制取乙醇由于其原料广泛及环保效益良好而被认为是最有 前景的生产乙醇燃料的方法之一，以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵 两个转化过程。本文介绍了纤维素的来源，纤维素发酵生产乙醇生产过程的工艺 技术，纤维素生产乙醇在国内外的应用以及其进展前景。关键词：纤维素；酒精；发酵Research of Alcohol Production by CelluloseShao ShuangshuangAbstract: cellulose as raw materials of ethanol due to its wide range of raw mater

2、ials and environmental benefits is considered to be one of the most promising method for the production of ethanol fuel, cellulose as raw material for ethanol production include the transformation process of hydrolysis and fermentation of two. This article describes the source of cellulose, cellulos

3、e fermentation ethanol production process technology, the application of cellulose for ethanol production at home and abroad, and its development prospects.Keywords: cellulose; alcohol; fermentationo引言近30年来，由于温室效应、石油日渐枯竭等缘由，人们日益重视开发可再 生能源1,燃料乙醇是重要的生物质能源，已有多个我国加大生产力度，如巴 西、美国、中国等。现阶段生产燃料乙醇的原料主要有甘蔗、玉米、

4、木薯等燃料 作物2,纤维素降解产生葡萄糖，并可进一步发酵生产酒精等物质，对缓解全球 能源危机、保护环境等具有很重要的意义。 纤维素的来源7乍为疝球上最为丰富的自然有机可再生主要，纤维素来源于绿色的陆生、 海底植物和动物体内。植物纤维素又依据来源分为棉、木、麻和各种秸秆等种类, 是植物纤维细胞壁的主要成分；此外还有一些是来自动物细菌、海底生物和各种 动物体内的动物纤维素。我们日常见得生产作物，麻、麦秸、甘蔗、稻草渣等， 都是纤维素的丰富来源。2纤维素生产酒精的工艺流程1原料的预处理预处理的目的是通过破坏木质素和半纤维素，降低纤维素的结晶性， 增加其多孔性，使酶制剂与纤维素充分接触，完成酶促反响3

5、。纤维素的与处理技术应到达以下要求：有利于糖化，同时削减酶的用 量；避开碳水化合物的降解；避开生成乙酸、糠醛等对发酵起抑制作用的 副产品；分别出木质素和半纤维素纯度较高4.目前，纤维素原料的预处理方法许多，可分为物理法、化学法、物理 化学相结合及生物法等。2.2纤维素发酵工艺酒精工业常采纳酿酒酵母或卡尔酵母进行酒精发酵，而酵母的发酵通 常是通过EMP途径生成丙酮酸，然后丙酮酸再生成乙醛，在脱氢酶的作用 下还原成乙醇。微生物发酵纤维素类物质生产酒精一般分为3类，一是直接发酵法， 采用产纤维素酶的分解菌直接进行发酵纤维素生产酒精，原料不需要进行 酸解或酶解预处理。这种方法本钱低廉，设施简洁，发酵周

6、期短，纤维素 的降解率也很高，但是酒精的产出率低；二是间接发酵法，纤维素酶将纤 维素分解，然后采用酵母发酵酶解液产生酒精。此种方法在工艺上要分两 步进行，糖化液要分别收集；三是同步糖化发酵法，就是纤维素酶解过程 和酵母的酒精发酵过程同时进行，这种方法酶水解产物葡萄糖能不断被发 酵成酒精，可以解除葡萄糖对纤维素酶的反响抑制作用，提高发酵效率。 还有一种方法就是采用酸或碱直接把纤维素原料水解为可以被微生物汲取 的糖类，从而进行发酵。3纤维素生产酒精的进呈现状近几年来，采纳原生质体融合技术来改良纤维素酶生产菌株的讨论日 益增多。美国在纤维素发酵生产酒精的讨论，生产应用方面都处于世界前 列。美国国际生

7、物能公司能把秸秆中5碳糖发酵成乙醇的重组大肠杆菌， 同时重组大肠杆菌还产生水解秸秆纤维素的纤维素酶5美国能源部与诺 维信公司合作，在纤维素酶方面有了重大突破，燃料乙醇所需纤维素酶成 本从5美元降至50美分6。Mascoma公司采用木屑和废纸生产酒精。加拿 大在纤维素原料以及纤维素发酵酒精预处理方面处于世界领先地位。日本 政府乐观促进纤维素发酵生产酒精技术的进展，建立了较为完善的与纤维 素生产燃料酒精相关的研发体系，对生产过程中的一些关键性的，尚不成 熟的工艺组织了特地的讨论机构进行讨论，主要包括纤维素的前处理、糖 化发酵技术开发，纤维素酶育种、乙醇膜脱水技术，发酵液中乙醇膜的分 别等的技术开发

8、7。目前我们我国虽然在纤维素发酵生产酒精讨论中取得 肯定进展，但还是存在几个问题：一是对纤维素酶在纤维素发酵生产酒精 中作用机理不够清晰；二是采用菌种生产纤维素酶活力低，本钱高。在纤 维素发酵生产酒精工艺上还不够成熟，始终没有进入大规模化生产，应加 大力度解决以上问题8。目前酒精代替汽油作燃料总费用比汽油高6%-75%,用20%汽油混合燃 油的总费用可与纯汽油相竞争，在汽油涨价之前，燃料酒精这个价格丝毫 没有竞争力。现在汽油价格上涨，而作为来源的纤维素又是低价、丰富的 物质。采用纤维素生产酒精燃料可以缓解石油能源以及粮食的紧急问题。 今后，一旦纤维素生产酒精燃料规模化生产，使用本钱无疑可以再次

9、降低, 酒精燃料也越来越廉价。4我们我国在纤维素发酵酒精中今后规划.以基因工程手段选育高产纤维素酶、木质素酶两种；(1) .进行固体发酵技术的讨论，解决当前存在的污染率高和本钱高的 问题；(2) .进一步讨论纤维素原料的预处理、酶水解及水解发酵生产酒精等 技术，以有效得降低生产本钱。(3) .将纤维素生产进展成规模化生产。(4) .连续筛选能高效得直接采用纤维素生产酒精的菌株。参考文献1FARRELL A E, PLEVIN R J, TURNER B Tet al. Ethanol can contribute to energy and environmental goalJ. Scien

10、ce, 2006, 311;506-508.阮奇城，祁建民，红麻秸秆发酵转化燃料乙醇J,福建农林高校学报， 2022,41 (1)： 78-82.孙逸，贺稚非，纤维素发酵生产酒精的讨论进展J,农产品加工， 2022, 4, 70-73.4田龙，马晓建，纤维素乙醇生产中的预处理技术J , China Breing 2022,5;8-12.5洪玉梅，李建中，采用纤维素酶生产燃料酒精的讨论进展J,农村能源科学, 2007,2； 462-464.6段黎萍，纤维素乙醇的商业化现状及经济分析J。化工进展。2022,27, (6)： 867-871.7李盛贤，贾树彪，顾立文，采用纤维素原料生产燃料酒精的讨论进展J .酿 酒，2005,32 (2)： 13-16.8张坤,吴桢,梅广,纤维素发酵生产酒精的讨论J,粮食与油脂。2007,2； 10-12.