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国家重点实验室竹子研究团队在竹细胞壁结构和生物乙醇转化方面取得新进展
【发布日期: 2021-05-24】 【来源: 】 【作者:】 【编辑:郭碧玮】 【点击量:】

近日,国家重点实验室竹子研究团队与华中农业大学生物质能团队等合作,在能源领域国际知名期刊《Renewable Energy》(IF=6.274),在线发表了最新研究成果“Combined steam explosion and optimized green-liquor pretreatments are effective for complete saccharification to maximize bioethanol production by reducing lignocellulose recalcitrance in one-year-old bamboo”。该研究以不同年龄的竹材为材料,结合两步“绿色”预处理,发现1年生竹材(实际年龄仅2个月)能够在较温和的条件下完全降解,为竹细胞壁的综合利用提供了技术支持。

竹子作为一种多年生速生植物,广泛分布于热带和亚热带地区,生物质产量大;毛竹作为生长最快的竹种之一,纤维素含量高,非常适合做生物乙醇的原料,可替代部分化石能源。原则上,木质纤维素转化生物乙醇需要三个主要步骤:物理和化学预处理,纤维素酶解糖化,以及生物乙醇的微生物发酵;但木质纤维素的顽抗性增加了转化成本,制约了木质纤维乙醇的发展。

该研究通过分析不同年龄毛竹样品细胞壁结构的差异,先进行蒸汽爆破预处理(SE),再通过响应面优化绿液预处理(GL)条件,结果发现结合两步预处理方式能够有效地去除木质素和半纤维素,去除率分别达到86%和77%;研究表明通过汽爆预处理能够先去除大部分半纤维素,绿液预处理进一步去除木质素,最终导致纤维素的聚合度下降,半纤维素分支度(Xyl/Ara)增加,纤维素可及性增加,乙醇产率达到20.3%(%干物重)。该研究通过阐明蒸汽爆破和最佳绿液预处理组合显著改良木质纤维素,来阐明为什么在1年生竹材中可以获得最大的生物乙醇产量,为竹子等富含木质素的生物能源植物提供了一种高效的生物质加工技术,并为竹林的超短轮伐经营提供了技术支撑。

此项研究成果由国家重点实验室竹子研究团队与华中农业大学等研究团队合作完成,华中农业大学博士研究生高海荣为第一作者、彭良才教授为合作作者,pp电子官网国家重点实验室林新春教授为通讯作者。该研究得到了教育部、科技部国家创新引智基地等项目资助。

全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148121006923

(国家重点实验室)

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