近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所的研究人員另辟蹊徑,提出了基于纖維小體全菌催化劑的木質纖維素整合生物糖化(CBS)策略,為木質纖維素生物轉化的工業化實現提供了技術指引。 木質纖維素轉化主要包括預處理、酶解糖化以及發酵3個步驟,其中糖化被認為是木質纖維素生物轉化可行性的決定性因素。與目前已知的其他木質纖維素生物轉化策略相比,CBS策略一方面采取類似于整合生物加工(CBP)的方式將酶的生產與水解步驟有機整合,在用酶成本方面具有優勢;另一方面將下游發酵步驟進行一定程度上的分立,將可發酵糖用作下游發酵中的平臺化學品,與CBP相比具有顯著的產品出口靈活性。研究人員前期已成功構建了高效的CBS全菌催化劑,優化了糖化過程以降低生產成本并縮短了過程,并且通過偶聯預處理工藝和下游應用技術初步建立了基于CBS工藝的整個木質纖維素生物轉化途徑,在實驗室小試水平完成了CBS工藝開發。 CBS工藝以可發酵糖作為產品,使可發酵糖的生產成本低于淀粉糖成本,是將基于CBS工藝的木質纖維素生物轉化技術應用于實際工業生產的前提。要進一步提高CBS糖化效率和糖產量,優化CBS生物催化劑和工藝需要解決如下關鍵問題:提高CBS全菌催化劑對預處理衍生的抑制物的耐受性、優化纖維小體中不同功能組分的活力平衡、研制新工藝和配套裝備提高糖化的傳質效率以提高底物載量、提高預處理方法和下游應用技術與CBS工藝的兼容性等。 目前,研究人員正在與企業合作將CBS工藝進行中試放大,建立基于該工藝的工業示范系統,完成整套基于CBS工藝的木質纖維素生物轉化技術方案。木質纖維素生物質具有替代化石資源的巨大潛力,可有效緩解全球對原油的依賴。雖然國內外已有一些纖維素乙醇等木質纖維素產品問世,但與化石來源的產品相比,木質纖維素產品迄今為止大多仍不具備市場競爭力,因此亟需提高木質纖維素轉化技術的經濟性。 |