將木質(zhì)纖維素資源轉(zhuǎn)化為油脂及液體生物燃料,對(duì)節(jié)能減排和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義,但目前尚面臨原料利用率低、轉(zhuǎn)化過程復(fù)雜、效率低等共性關(guān)鍵問題。中科院大連化學(xué)物理研究所趙宗保研究團(tuán)隊(duì)以生物質(zhì)制油脂和生物柴油為目標(biāo),開展了系統(tǒng)研究,最近在生物能源領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)刊物Biotechnology for Biofuels上發(fā)表了一種同步糖化強(qiáng)化油脂發(fā)酵(simultaneous saccharification and enhanced lipid production)的新策略。該策略利用纖維素或處理過的生物質(zhì)原料、水解酶和足量產(chǎn)油酵母的混合體系,直接將纖維質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為油脂。利用纖維素和處理過的玉米秸稈為原料時(shí),油脂質(zhì)量得率分別達(dá)到20.4%和11.2%,在搖瓶培養(yǎng)條件下油脂生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到0.13 g/l/h。該微生物油脂主要包含碳鏈長(zhǎng)度為16和18的脂肪酸,適合用于制造生物柴油及相關(guān)油脂化工產(chǎn)品。
同步糖化強(qiáng)化油脂發(fā)酵模式的技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:1)集成了生物質(zhì)酶水解和油脂發(fā)酵過程,有利于降低設(shè)備成本、縮短生產(chǎn)周期、提高過程效率;2)實(shí)現(xiàn)了纖維素和半纖維素同步利用,原料利用率顯著提高。在該模式下,生物質(zhì)原料水解產(chǎn)生的水溶性糖,實(shí)時(shí)被產(chǎn)油酵母轉(zhuǎn)化,無單糖積累,從而既避免了水解酶被反饋抑制,又避免了葡萄糖對(duì)木糖利用的抑制。同步糖化強(qiáng)化油脂發(fā)酵與該研究組已報(bào)道的葡萄糖/木糖同步利用(Biotechnology for Biofuels, 2011, 4: 25)和纖維二糖/木糖同步利用(Bioresources Technology, 2012, 117: 20)一起,構(gòu)成了生物質(zhì)全糖利用制備油脂的技術(shù)體系。
該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目和重點(diǎn)部署項(xiàng)目的資助。