能源微生物(上)

1、第一张 生物炼制1.生物物质循环为闭环，化石燃料的使用造成开环。2.对生物质资源开发的质疑：配角？争粮争地？经济效益？技术不成熟？3.开发生物质能源重大战略意义：少石油，平外汇，保安全。大气，封闭碳循环，减少CO2排放，温室效应，农村经济，就业，社会稳定。能源结构，化石紧张，能源安全，可持续发展。4.biorefinery:生物质燃料+化学品，可能用来发电，（设备与过程）5.生物与石化炼制比较：前者，生物质乙醇，生物柴油，各种化学品；后阿者，石油汽油，柴油，各种化学聘。6.生物质研究项目5个核心开发领域：1生物质原料平台，2糖平台，3热化学平台，4产品平台，5集成平台，1到2，1到3,2到4,

2、3到4,4到5.7.#￥%&*？答案：全株收获，分级分离，精细加工，全部利用。8.中国发展它的优势？资源能源，供需矛盾；环境；就业；资源可利用性，较丰富；技术可行性，还行。9.纤维纸生产乙醇主要难点：原料分散，成本；组分发杂，预处理；多妹体系，效率；戊糖难用，酵母。10.不知道。第二章 预处理1.本章讲了它的意义、方法、分离进展。2.木质生物素组成：仙，半仙，墓，丑。3.墓：苯丙玩单元组成的大分子。半仙与墓的结合方式：桥式结构。半仙-酯-阿魏酸-醚-木质素4.生物质利用障碍：化学组成、梨花结构都复杂纤维素晶体、可及表面积、木质素保护、半仙覆盖。5.预处理目的任务：炸开它，破壁、断裂晶体、获得多

3、的纤维素、纤维素我最大可酶解性，脱木素，毒性小6.预处理方法：物、化、微、育、综-法。7.物理法：机械粉碎、球磨、热解、高能辐射、微博、超声波、蒸汽爆破（环境友好n_n）8.蒸汽爆破，（1）原理：高温饱和蒸汽+高温+几秒到几分钟时间，后，释放压力，迅速冷却。压速降，使壁里水分迅速蒸发，膨胀，剪切力，破裂。 优点：节能，间歇/连续操作，省钱环保回收费用。（2）影响因素：时间、温度、粒径、湿度、种类、催化剂（3）可结合其他化学处理技术，加酸或加碱，（4）过程：预处理、脱水、进料、气相蒸煮、蒸汽爆破、固气分离、固液分离。（5）现存问题：纤维素结晶指数可能会升高、破换五碳汤和木素结构产生抑制性副产物、

4、发酵前水洗脱毒损失水溶性唐降低总糖得率，木素缩合沉积降低物料酶消化率，设备要求高，投资费用大。9低温氨爆处理：中等温度+高压+液氨+1060min，后，压力骤减，处理后，极好的酶解性，接近理论得率，几乎没有去处半仙和木素，但结构变化了。 优点：不粉碎，节能；仙、半仙回收率高，处理后酶解性能好，无对发酵有抑制作用的妇产物，简化工艺开支，残留氨唑营养/回收利用，设备要求低。 缺点：保留半仙，需加半仙酶水解，木素含量较高的原料不是很有效，NH3-回收有待提高。10.化学法：酸水解/碱处理：效率，成本低，污染，水解产物含有机酸+醛类物质，抑制微生物和酶的作用。氧化处理/超临界萃取：成本高，环境友好，1

5、1.稀酸预处理：室温、溶解半仙、提高纤维素酶可及度、可用浓酸或稀酸、用浓酸时，低温就可多的是纤维素水解额为蛋汤。12.浓酸缺点：腐蚀性、污染、转变为糠醛等抑制发酵物、回收贵、13.稀酸处理：原料泡在稀酸中/稀酸撒到原料上，加热（可间接加热和直接蒸汽加热，期间可以搅拌O(_)O），反应一段时间。 工艺分为：高温低固形物含量、低温高固形物含量。 主要是半纤维素水解反应，尤其是木聚糖。处理后，木素含量变化不大 存在问题： 酸性废水、残夜要中和对后期不利，脱毒需要大量化学品，成本增加，腐蚀设备，之前要粉碎物料，处理后还有大量木素。14.碱性预处理：碱性溶液浸泡原料，后加热，木素和半纤维素（severa

6、l）被溶解掉，绝大部分半纤维素一寡糖行世回收。切断木素与糖之间连接键，纤维素膨胀，聚合度结晶度下降，增加酶可及性。15.石灰预处理：石灰+水石灰浆，喷洒生物至表面，堆积一段时间，部分去除木素，提高媒解性。成本低，安全，时间长。16.氨循环渗透工艺：氨水+流速+柱状反应器+加热，后，NH3回收，循环利用。17.碱性预处理缺点：末端基“剥皮反应”，试剂回收、中和、洗涤、成本增加，可能木素缩合反应+再沉积导致分布状态的变化，纤维素结晶结构变化，木素降解产物造成环境问题。18.微生物法：白腐菌、褐腐菌、软腐菌，专一性强、速度慢、效率死低、周期长、出去木素同时消耗部分仙和半仙，成本低，环境友好19，植物

7、育种法：敲出关键酶，诱导启动子，优点：贱，环境友好，缺点：效率死低，周期长O(_)O20.综合法：那些东西加起来用，优点：提高效果，工艺还欠完善。21.预处理的存在问题：单一预处理效果不好，综合好，关注无污染低成本。第三章 木质纤维素讲解酶1，降解微生物有许多，细菌域：有好氧有厌氧有G+有G-；真核生物域：木霉属、青梅属等，嗜热嗜极端的都有，不再赘述。2.水解纤维素的三类酶：内切葡聚糖酶（EG）（水解无定行纤维素等）、外切葡聚糖酶（分两类）（水解棉花等结晶度高的纤维素等）、-葡聚糖苷酶（水解纤维二塘、纤维寡糖等）3.完整纤维素酶系：能够完全降解无定行纤维素和结晶纤维素的酶系。4.非完整纤维素酶

8、系：仅能水解无定行纤维素的纤维素酶。5.非复合体型纤维素酶系统，绝大多数好氧微生物产生的6.复合体型纤维素系统（简称：纤维小体（厌氧细菌的）、结晶纤维溶解因子（厌氧真菌的），厌氧生物特有。7.纤维素酶分类原理：（1），酶分子的空间结构与其蛋白质的一级结构序列是相关的。（2）催化同一个反应的酶，其催化部位的序列和立体化学结构就可能具有相似性。8.纤维素酶系中各组分协同作用：内内协同、内外、外外、分子内、外-。 内内协同由于各内切酶祖坟对纤维素吸附性能不同，一种强吸附，一种弱吸附。 纤维素酶分析内协同作用，主要指催化域与结合域（CBD）之间的协同。9.纤维素酶对纤维素的媳妇作用，不容性的底物，通过

9、CBD的吸附将纤维素酶分子定位到固体表面上，含大量羟基氨基酸和一些芳香族氨基酸，范德华力，氢键，疏水作用与纤维素底物结合。10，底物限制因素：纤维素的可结晶性、聚合水平、颗粒大小、微孔含量、可接触的表面积。11.木聚糖是半纤维素的主要成分，可分为硬、软、草类。12，木聚糖本身具有杂合性，降解酶实际是一个降解酶系，可以分为六大类。13.纤维素酶应用行业：纺织、印染、洗涤、食品、私聊、酿酒等。主要用于纤维素的改性不是降解。14,。化学反应本质是化学键的构成与断裂，关心能否发生和快慢。化学反应速率随时间变化，不黑匀速的，测速，一定温度，压力，浓度，特定催化剂下。15：酶活力：酶催化一定返学反映的能力

10、，大小可用一定条件下某一化学反应反应速度来表示，线性关系。16：酶促反应速度：单位时间、单位体积重底物的减少量/产物的增加量。17、一分钟内催化1mol底物转化的酶量定义为一个酶活力单位，亦即国际单位。18.化学反应不只是测定简单出太与终太，更要测定特定条件下完整没的反应动态曲线。非线性处理算法及软件。19.纤维素酶发酵研究重点是绿色木霉。20.纤维素酶发酵原料预处理：粉碎、减处理、稀酸处理、气爆。21纤维素酶发酵过程控制：含水量、水活度、pH,22.纤维素酶发酵杂菌控制：（重要性顺序）：气爆秸秆脱毒、培养基灭菌、操作人员消毒、接种间消毒。第四章 生物乙醇发酵1.纤维素酶酶学性质：多数最是pH

11、4.06.0，较高热稳定性，4060C，但也有差异2.纤维素酶抑制剂：反应产物和底物类似物，（纤维二塘，葡萄糖，甲基纤维素），纤维二塘抑制最强，植物内的某些酚、单宁等，卤素化和物、重金属等3.酶解过程，底物水解速率下降原因：酶的热稳定性、反馈抑制、吸附酶的失活、底物转化为不可降解成分、底物本身的不均质性5.纤维素酶与木质纤维素之间吸附与解吸过程，回收利用。6.根据各个工艺对产物抑制去除的情况，酶解工艺分为两大类：（1）对产物抑制米有根本去除：直接酶解糖化工艺、同步产煤与酶解工艺。（2）从本根上去除抑制作用：同步糖化发酵、酶解-膜耦合工艺。7. 直接酶解糖化工艺分为：一次加料酶解法、分批填料酶解

12、、连续酶解方式。8. 同步产煤与酶解工艺：将纤维素酶的合成与纤维素的酶解糖化在同一个反应器中进行。9. 同步糖化发酵工艺：在同一个反应罐中，同时进行纤维素糖化和乙醇发酵的过程。10. 酶解-膜耦合工艺：将适当的膜引入反应中，利用膜两侧的推动力，将可渗透的溶液从反应体系中分离出来从而使生物催化、产物分离、浓缩、酶的回收等曹锁步骤结合成一个操作单元。11.影响木质纤维素酶解因素：温度、酶浓度、反应时间、纤维素酶活化剂、pH。12.酶解速率有三方面界定：酶穿过包围底物的液体播磨的船只速率、酶吸附到固体上的速率、酶的催化速率。13.纤维素发酵乙醇分为：直接转化法、分布糖化发酵、同步糖化发酵、非等温同步糖化发酵、纤维素