發(fā)展木質(zhì)纖維素為原料的液體生物燃料，符合我國生物燃料“不與糧爭地、不與人爭糧”政策。玉米秸稈是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一大類具有代表性的木質(zhì)纖維素原料，分布廣，產(chǎn)量大，處理不當易造成環(huán)境污染，生物轉化玉米秸稈生產(chǎn)丁醇是一個變廢為寶、一舉多得的方向。
在以玉米秸稈為原料的生物發(fā)酵過程中，玉米秸稈的前期預處理，使得木質(zhì)素降解并產(chǎn)生一系列結構各異的、可溶性的化合物，稱為可溶性木素（Soluble lignin compounds）?？扇苄阅舅貢种葡掠蔚奈⑸锇l(fā)酵過程，顯著改變發(fā)酵產(chǎn)物比例，雖然科學工作者對此抑制作用進行了大量研究，但具體機制并不明晰。青島能源所微生物資源團隊開展了玉米秸稈水解液對產(chǎn)丁醇梭菌影響的深入研究，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈水解液可以抑制梭菌生長和糖利用，這種抑制作用可以通過氫氧化鈣脫毒方法去除。水解液中的可溶性木素可以產(chǎn)生氧化壓力，產(chǎn)丁醇梭菌在去除氧化壓力的過程中，會消耗還原力（NADH），這造成在發(fā)酵終產(chǎn)物中丙酮和丁醇比率的變化，使得丙酮在總溶劑中的比率顯著提高。在微生物發(fā)酵過程中，水解液中的可溶性木素可以提供電子，促進產(chǎn)丁醇梭菌氫氣的產(chǎn)生。以上結果為今后以木質(zhì)纖維素為原料的丁醇發(fā)酵研究提供了重要參考。研究成果在線發(fā)表在Applied Environmental Microbiology (AEM)雜志上。該工作與研究所海洋碳匯團隊、東北大學及中石化撫順研究院合作完成。
上述研究獲得國家自然科學基金、山東省杰青、所長創(chuàng)新基金、中石化合作項目等支持。
Reference
Zi-Yong Liu, Xiu-Qing Yao, Quan Zhang, Zhen Liu, Ze-Jie Wang, Yong-Yu Zhang, Fu-Li Li , (2017), Modulation of the Acetone/Butanol Ratio during Fermentation of Corn Stover-derived Hydrolysate by Clostridium beijerinckii NCIMB 8052. Appl. Environ. Microbiol. doi:10.1128/AEM.03386-16
圖：玉米秸稈水解液發(fā)酵前后氧化還原電勢測定（A和B），電子載體腐殖酸和中性紅在P2培養(yǎng)基中氧化還原電勢測定（C和D）
