纤维素酶发酵.docx

纤维素发酵生产酒精的研究

摘要：以纤维素为原料制取乙醇由于其原料广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产乙醇燃料的方法之一，以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程。本文介绍了纤维素的来源，纤维素发酵生产乙醇生产过程的工艺技术，纤维素生产乙醇在国内外的应用以及其发展前景。

关键词：纤维素；酒精；发酵

ResearchofAlcoholProductionbyCellulose

ShaoShuangshuang

Abstract:celluloseasrawmaterialsofethanolduetoitswiderangeofrawmaterialsandenvironmentalbenefitsisconsideredtobeoneofthemostpromisingmethodfortheproductionofethanolfuel,celluloseasrawmaterialforethanolproductionincludethetransformationprocessofhydrolysisandfermentationoftwo.Thisarticledescribesthesourceofcellulose,cellulosefermentationethanolproductionprocesstechnology,theapplicationofcelluloseforethanolproductionathomeandabroad,anditsdevelopmentprospects.

Keywords:cellulose;alcohol;fermentation

0引言

近30年来，由于温室效应、石油日渐枯竭等原因，人们日益重视开发可再生能源［1］，燃料乙醇是重要的生物质能源，已有多个国家加大生产力度，如巴西、美国、中国等。现阶段生产燃料乙醇的原料主要有甘蔗、玉米、木薯等燃料作物［2］,纤维素降解产生葡萄糖，并可进一步发酵生产酒精等物质，对缓解全球能源危机、保护环境等具有很重要的意义。

1纤维素的来源

作为地球上最为丰富的天然有机可再生主要，纤维素来源于绿色的陆生、海底植物和动物体内。植物纤维素又根据来源分为棉、木、麻和各种秸秆等种类，是植物纤维细胞壁的主要成分；另外还有一些是来自动物细菌、海底生物和各种动物体内的动物纤维素。我们日常见得生产作物，麻、麦秸、甘蔗、稻草渣等，都是纤维素的丰富来源。

2纤维素生产酒精的工艺流程

2.1原料的预处理

预处理的目的是通过破坏木质素和半纤维素，降低纤维素的结品性，增加其多孔性，使酶制剂与纤维素充分接触，完成酶促反应 ［3］。

纤维素的与处理技术应达到以下要求：有利于糖化，同时减少酶的用量；避免碳水化合物的降解；避免生成乙酸、糠醛等对发酵起抑制作用的副产品；分离出木质素和半纤维素纯度较高［4］.

目前，纤维素原料的预处理方法很多，可分为物理法、化学法、物理

化学相结合及生物法等。

2.2纤维素发酵工艺

酒精工业常采用酿酒酵母或卡尔酵母进行酒精发酵，而酵母的发酵通常是通过EMP途径生成丙酮酸，然后丙酮酸再生成乙醛，在脱氢酶的作用下还原成乙醇。

微生物发酵纤维素类物质生产酒精一般分为 3类，一是直接发酵法，

利用产纤维素酶的分解菌直接进行发酵纤维素生产酒精，原料不需要进行酸解或酶解预处理。这种方法成本低廉，设备简单，发酵周期短，纤维素的降解率也很高，但是酒精的产出率低；二是间接发酵法，纤维素酶将纤维素分解，然后利用酵母发酵酶解液产生酒精。此种方法在工艺上要分两步进行，糖化液要分离收集；三是同步糖化发酵法，就是纤维素酶解过程和酵母的酒精发酵过程同时进行，这种方法酶水解产物葡萄糖能不断被发酵成酒精，可以解除葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，提高发酵效率。还有一种方法就是利用酸或碱直接把纤维素原料水解为可以被微生物吸收的糖类，从而进行发酵。

3纤维素生产酒精的发展现状

近几年来，采用原生质体融合技术来改良纤维素酶生产菌株的研究日益增多。美国在纤维素发酵生产酒精的研究，生产应用方面都处于世界前列。美国国际生物能公司能把秸秆中5碳糖发酵成乙醇的重组大肠杆菌，同时重组大肠杆菌还产生水解秸秆纤维素的纤维素酶 ［5］美国能源部与诺

维信公司合作，在纤维素酶方面有了重大突破，燃料乙醇所需纤维素酶成本从5美元降至50美分［6］。Mascoma公司利用木屑和废纸生产酒精。加拿大在纤维素原料以及纤维素发酵酒精预处理方面处于世界领先地位。日本政府