【摘要】：農(nóng)作物秸稈作為一種資源豐富、來源廣泛的生物質(zhì)資源,在畜牧業(yè)和生物能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力巨大。但由于其復(fù)雜的化學(xué)組成以及抗性結(jié)構(gòu),使其不能直接高效地通過生物轉(zhuǎn)化所利用。通過預(yù)處理可以降低秸稈纖維素的結(jié)晶度,提高秸稈的利用率。然而預(yù)處理過程不可避免地使秸稈在高溫或化學(xué)催化作用下過度降解,并伴隨著副產(chǎn)物的產(chǎn)生,對后續(xù)微生物發(fā)酵有抑制作用。本文綜述了秸稈的稀酸、堿、蒸汽爆破以及生物預(yù)處理技術(shù)的研究進展,并對預(yù)處理副產(chǎn)物呋喃類衍生物、弱酸類和酚類化合物的產(chǎn)生與抑制機理作一綜述。
【圖文】：

釴馇謝钚宰?高。生物預(yù)處理條件溫和、能耗低且環(huán)境污染小，但也存在著可選菌種偏少、酶解效率低、周期長的問題;且微生物的引入或多或少會造成秸稈中糖分被預(yù)處理微生物所利用，降低發(fā)酵過程中的底物濃度。2發(fā)酵抑制化合物的種類及其抑制機理蒸汽爆破和化學(xué)預(yù)處理伴隨副產(chǎn)物的形成已成共識，且過量的副產(chǎn)物對微生物發(fā)酵有抑制作用。根據(jù)這些副產(chǎn)物的來源，通常分為呋喃類衍生物、弱酸類和酚類化合物3類。認識和理解發(fā)酵抑制物的種類及其抑制機理，對實際生產(chǎn)中預(yù)處理方法的選擇和預(yù)處理條件的優(yōu)化具有重要意義。圖1為預(yù)處理過程中各抑制物的形成。Cellulose:纖維素;Hemicellulose:半纖維素;Lignins:木質(zhì)素;Woodextractives:木質(zhì)提取物;Glucose:葡萄糖;Mannose:甘露糖;Galactose:半乳糖;Xylose:木糖;Arabinse:阿拉伯糖;Hydroxymenthylfurfural(HMF):羥甲基糠醛;Fufural:糠醛;Levulin-icacid:乙酰丙酸;Formicacid:甲酸;Aceticacid:乙酸;Phenols:酚類化合物。圖1秸稈預(yù)處理過程中抑制物的形成Fig．1Formationofinhibitorsduringcornstrawpretreatment［24］2．1呋喃類衍生物糠醛和5－羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfur-fural，5-HMF)是木質(zhì)纖維素常見的預(yù)處理副產(chǎn)物，他們分別由原料中半纖維素水解得到的戊糖和己糖脫水生成。呋喃醛類化合物對釀酒酵母的影響主要是通過抑制酵母的生長，使遲滯期延長，從而降低乙醇得率和產(chǎn)量。當(dāng)糠醛濃度低于0．5g/L可促進樹干畢赤酵母的生長，2．0g/L糠醛則完全抑制酵母細胞生長，糠醛濃度為1．5g/L即可使乙醇得率降低90．4%［25］�？啡┠軌蛞种萍毎麅�(nèi)轉(zhuǎn)化活性醛的醛氧化酶類，導(dǎo)致細胞內(nèi)活性氧(reac-tiveoxygenspecies，ROS)含量的積累，對細胞線粒體、液泡膜、肌動蛋白細胞骨架和核染色質(zhì)?

釴馇謝钚宰?高。生物預(yù)處理條件溫和、能耗低且環(huán)境污染小，但也存在著可選菌種偏少、酶解效率低、周期長的問題;且微生物的引入或多或少會造成秸稈中糖分被預(yù)處理微生物所利用，降低發(fā)酵過程中的底物濃度。2發(fā)酵抑制化合物的種類及其抑制機理蒸汽爆破和化學(xué)預(yù)處理伴隨副產(chǎn)物的形成已成共識，且過量的副產(chǎn)物對微生物發(fā)酵有抑制作用。根據(jù)這些副產(chǎn)物的來源，，通常分為呋喃類衍生物、弱酸類和酚類化合物3類。認識和理解發(fā)酵抑制物的種類及其抑制機理，對實際生產(chǎn)中預(yù)處理方法的選擇和預(yù)處理條件的優(yōu)化具有重要意義。圖1為預(yù)處理過程中各抑制物的形成。Cellulose:纖維素;Hemicellulose:半纖維素;Lignins:木質(zhì)素;Woodextractives:木質(zhì)提取物;Glucose:葡萄糖;Mannose:甘露糖;Galactose:半乳糖;Xylose:木糖;Arabinse:阿拉伯糖;Hydroxymenthylfurfural(HMF):羥甲基糠醛;Fufural:糠醛;Levulin-icacid:乙酰丙酸;Formicacid:甲酸;Aceticacid:乙酸;Phenols:酚類化合物。圖1秸稈預(yù)處理過程中抑制物的形成Fig．1Formationofinhibitorsduringcornstrawpretreatment［24］2．1呋喃類衍生物糠醛和5－羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfur-fural，5-HMF)是木質(zhì)纖維素常見的預(yù)處理副產(chǎn)物，他們分別由原料中半纖維素水解得到的戊糖和己糖脫水生成。呋喃醛類化合物對釀酒酵母的影響主要是通過抑制酵母的生長，使遲滯期延長，從而降低乙醇得率和產(chǎn)量。當(dāng)糠醛濃度低于0．5g/L可促進樹干畢赤酵母的生長，2．0g/L糠醛則完全抑制酵母細胞生長，糠醛濃度為1．5g/L即可使乙醇得率降低90．4%［25］�？啡┠軌蛞种萍毎麅�(nèi)轉(zhuǎn)化活性醛的醛氧化酶類，導(dǎo)致細胞內(nèi)活性氧(reac-tiveoxygenspecies，ROS)含量的積累，對細胞線粒體、液泡膜、肌動蛋白細胞骨架和核染色質(zhì)?
【作者單位】： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室;揚州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(31261140365) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項資金(nycytx-04-01) 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIPIAS12)
【分類號】：S816

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本文編號：2526993