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中科院青岛能源所揭示木质纤维素丁醇发酵产物调控机制
来源:青岛生物能源与过程研究所 发布时间:2017-03-03

发展木质纤维素为原料的液体生物燃料,符合我国生物燃料"不与粮争地、不与人争粮"政策。玉米秸秆是我国农业生产中产生的一大类具有代表性的木质纤维素原料,以木质纤维素为原料,生产液体生物燃料可从根本上解决温室气体排放,缓解全球能源危机。但是,在以玉米秸秆为原料的生物发酵过程中,玉米秸秆的前期预处理,使得木质素降解并产生一系列结构各异的、可溶性的化合物,称为可溶性木素(Soluble lignin compounds,SLCs),它会抑制产丁醇梭菌的生长。中科院青岛能源所李福利课题组研究木质纤维素丁醇发酵产物调控机制,本研究深入开展了玉米秸秆水解液对产丁醇梭菌影响的深入研究,发现玉米秸秆水解液可以抑制梭菌生长和糖利用,这种抑制作用可以通过氢氧化钙脱毒方法去除。

此研究发现,在丁醇发酵过程中,SLCs会改变丙酮/丁醇比(A/B)。经典的由Clostridium beijerinckii NCIMB 8052以葡萄糖为碳源的分批发酵的A/B是0.5左右。本研究中以木质纤维素水解液为碳源进行分批发酵,最后的A/B是0.95。通过色谱/质谱和电化学分析发现,水解液中的可溶性木素可以产生氧化压力,产丁醇梭菌在去除氧化压力的过程中,会消耗还原力(NADH),这造成在发酵终产物中丙酮和丁醇比率的变化,使得丙酮在总溶剂中的比率显着提高。在微生物发酵过程中,水解液中的可溶性木素可以提供电子,促进产丁醇梭菌氢气的产生。

这些结果显示SLCs不仅会抑制微生物细胞生长,还会调整C. beijerinckii丁醇发酵过程中的A/B比。


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