可再生原料发酵生产生物丁醇的研究进展
作者/来源：吴又多1，齐高相1，陈丽杰1，白凤武1，2（1.大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁 大连 116024；2.上海交通大学生命科学技术学院，上海 20240） 日期： 2015-01-22 点击率：2482
摘 要：介绍了生物丁醇制造技术发展现状及产丁醇微生物及其代谢机制，简述了基于可再生原料生物丁醇制造工艺中存在问题及其应对策略，介绍了国内外针对可再生物料发酵生产生物丁醇的最新研究进展，最后展望了生物丁醇的未来发展前景。
关键词：生物丁醇；可再生原料；产溶剂梭菌；丙酮丁醇发酵
中图分类号：TQ920 文献标志码：A 文章编号：0253-4320（2014）02-0044-05
丁醇是一种用途广泛的大宗化工原料，同时也是极具发展潜力的新一代绿色燃料。随着近年来全球石油资源的日渐枯竭、相应价格的迅猛攀升以及生态环境的日益恶化，全球生物质能源（生物柴油及生物乙醇等）产业的快速崛起，利用微生物发酵法生产丁醇迅速得到全球科研与工业领域的广泛关注，成为当今世界生物质能源发展战略的重要组成部分。
1 生物丁醇制造技术发展现状
生物丁醇相对于传统生物燃料和低级醇，具有良好的理化性质及燃烧性能（如表1所示），表现在高热值、低挥发性、强混合性和弱腐蚀性等方面。事实上，生物丁醇发酵技术历史悠久，Pasteur早在1861年首次报道了以微生物发酵生产丁醇的方法，Chaim Weizmann则在1912年发现了丙酮丁醇发酵菌株，随后丙酮丁醇发酵产业（acetone-butanol-ethanol，ABE）开始迈向全球。然而传统生物丁醇工艺丁醇产量、产率及原料转化率较低，加重了后期分离成本，而传统糖质及淀粉质原料成本过高，占总成本60％～70％，削弱了生物丁醇发酵的经济性能与市场竞争力。与此同时，协调人口、生态环境与自然资源平衡关系已经成为全球可持续发展道路上的关键问题，因此，开发经济型可再生原料替代现有粮食原料及其高效生物转化平台已经成为解决当前生物丁醇发酵问题，维持经济可持续发展的关键。
总体来说，全球可再生原料来源极为广泛，基于新型糖质与淀粉质、木质纤维素类原料、生产废弃物以及生物质微藻等原料的经济型生物丁醇发酵工艺已经成为当前生物丁醇研究热点，但是这些可再生原料在利用过程中仍然存在不同程度的限制因素（如图1所示）。因此，开发新型可再生原料预处理技术以提高发酵糖转化能力，拓展并提高产丁醇梭菌底物利用范围与代谢能力，在此基础上偶联先进丁醇分离技术以进一步获得溶剂高效转化能力，最终构建可再生原料高效生物转化平台以提高原料利用率，是开发更....
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