生物质经过热化学裂解作用产生生物油(bio-oil),生物油经过进一步加工后,可转化为车用燃料,有望替代传统汽油。与汽油相比,生物油的氧含量高(40-50 w/w%),H/C比例低,且含水量较大(15-30 w/w%),这些因素导致其热值较低。近期研究发现,通过简单分级可将生物油分为水相和有机相两部分,有机相加工较方便,而水相因含水量高难以进一步加工。
中国科学院过程工程研究所邢建民研究员团队提出将水相生物油作为菌体生长和丁二酸发酵的碳氮源。首先,在传统丁二酸发酵培养基中添加0%、12.5%、25%、50%、100%的生物油,考察产丁二酸大肠杆菌的生长情况。结果显示,添加12.5%生物油时菌体生长最佳,继续增加浓度则生长受抑制。葡萄糖消耗和丁二酸产量与菌体生长一致,即菌体生长最好时糖耗和丁二酸产量最高。这表明生物油可为微生物生长及丁二酸发酵提供营养。
为确定生物油中可被利用的成分,团队采用改进的M9培养基,分别在仅有碳源(葡萄糖)和氮源(NH4Cl)的情况下,添加5%和20%的生物油。结果显示,以葡萄糖为碳源、生物油为氮源时,菌体生长和丁二酸产量随生物油浓度增加而略有增加;而以NH4Cl为氮源、生物油为碳源时,菌体生长和丁二酸产量均显著增加。最后,将生物质酶解糖液与生物油混合,在仅添加无机盐的生物质源培养基中进行丁二酸发酵,当生物油添加量为12.5%时,丁二酸产量达到11.5 g/L。同时,利用GC-MS对发酵前后生物油组分进行分析,发现生物油中多种成分可被微生物利用。相关成果发表于国际期刊Biotechnology for Biofuels(Biotechnol Biofuels, 2013, 6:76)。
该研究得到了国家“863”计划(no.2011AA02A203)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-EW-G-2)的资助。