木质纤维素制取燃料乙醇菌种的研究

第２５卷第４期２００７年８月

可再生能源

ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓ

Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００７

木质纤维素制取燃料乙醇菌种的研究

刘炳全，李学凤，高

文，杨秀山

１０００３７）

（首都师范大学生命科学学院，北京

摘

要：目前，随着石油资源的日益枯竭，寻求一种廉价的、清洁的、可再生的新型能源成为各国能源领域科研

人员的一项重要任务。乙醇作为一种工业燃料，具有许多优点，利用生物质制取燃料乙醇技术，越来越受到人们的广泛关注。文章报道了国内外近年来利用木质纤维素稀酸水解液制取燃料乙醇的菌种的研究现状，主要包括木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵的酵母菌、细菌及基因重组菌的菌种构建等。关键词：木质纤维素稀酸水解物；菌种；乙醇发酵中图分类号：ＴＫ６；ＴＱ９２０．１

文献标志码：Ｂ

文章编号：１６７１－５２９２（２００７）０４－００５３－０３

Ｓｔｕｄｙｏｎｅｔｈａｎｏｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍｂｉｏｍａｓｓ

ＬＩＵＢｉｎｇ－ｑｕａｎ，ＬＩＸｕｅ－ｆｅｎｇ，ＧＡＯＷｅｎ，ＹＡＮＧＸｉｕ－ｓｈａｎ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅＣａｐｉｔａｌＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙｓｕｐｐｌｙ，ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｏｒｌｄｗｉｄｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｔｈｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｅｎｅｒｇｙ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｇｒｏｗｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｉｎｔｏｆｕｅｌｅｔｈａｎｏｌ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｔｈｅｃｌｅａｎｅｓｔｌｉｑｕｉｄｆｕｅｌａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｔｏｆｏｓｓｉｌｆｕｅｌｓ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｅｔｈａｎｏｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｒｏｍｄｉｌｕｔｅ－ａｃｉｄｈｙ－ｄｒｏｌｙｓａｔｅｏｆｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍａｉｎｙｅａｓｔｓ，ｂａｃｔｅｒｉａ，ａｓｗｅｌｌａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｓｔｒａｉｎｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｌｕｔｅ－ａｃｉｄｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅｏｆｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌｓｔｒａｉｎｓ；ｅｔｈａｎｏｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ０前言

世界上９０％以上的生物质乙醇来源于农作物（６０％来源于蔗糖和甜菜糖，剩余部分来源于玉米等谷物）。甘蔗和甜菜等作物含有蔗糖，蔗糖可以转化成单糖分子；其它作物如玉米及谷类作物可以转化成葡萄糖。相对于含糖类作物，以木质纤维素为底物制取乙醇比较困难。这是因为木质纤维素的结构比较复杂，难以降解。木质纤维素主要包含３种主要成分：纤维素、半纤维素、木质素。纤维素、木质素、半纤维素、淀粉、蛋白质以及矿质元素构成了木质纤维素的二级和三级结构，使之成为具有抗水解能力的分子。半纤维素是一种多分枝的杂聚物，所含的糖残基包括六碳糖（Ｄ－半乳糖、Ｌ－半乳糖、Ｄ－甘露糖、Ｌ－鼠李糖和Ｌ－岩藻

收稿日期：２００６－１１－２９。

基金项目：国家“８６３”计划课题资助项目（２００２ＡＡ５１４０１０）。

１９８０－），男，硕士，主要从事微生物学的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｂｉｎｇｑｕａｎ＠ｖｉｐ．ｓｏｈｕ．ｎｅｔ作者简介：刘炳全（

通讯作者：杨秀山（１９４６－），男，教授，博士生导师，主要从事微生物学和生物质能开发利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｎｕ＿ｘｓｙａｎｇ＠２６３．ｎｅｔ

糖），五碳糖（Ｄ－木糖和Ｌ－阿拉伯糖）以及糖醛酸

类（Ｄ－葡糖醛酸）。半纤维素比纤维素容易水解［１］。木质素是一种具有酚的特征的高分子化合物，由转磷香豆醇、转磷松柏醇和转磷芥子醇３种单体醇类分子脱水形成［２］。

木质纤维素必须经过处理释放单糖分子才能用于乙醇生产。处理方法主要包括２个步骤：①采用物理或化学的预处理方法使木质纤维素释放五碳糖和六碳糖；②采用酶处理法使纤维素降解生成葡萄糖。

木质纤维素水解产物中富含葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等混合糖。其中六碳糖较容易经微生物分解生成乙醇，而占总糖质量１０％～４０％的木糖则不能被充分利用。因此，如果找到

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