中国科学院成都生物研究所研发的“一种高产降粘酶系的菌种及其应用”近日获得国家知识产权局发明专利(专利号:ZL 201210234738.5)。该发明针对生物燃料乙醇生产中的关键技术难题,提供了一种高效、低成本的降粘解决方案。
随着石油资源枯竭和环境污染加剧,生物燃料乙醇作为可再生能源受到全球关注。第一代燃料乙醇以玉米、甘蔗等粮食作物为原料,但在土地资源紧张和粮食危机的发展中国家,这种模式不经济且不可持续。因此,以农业废弃物(如秸秆)中的纤维素和半纤维素为原料的第二代燃料乙醇成为研究热点。然而,植物纤维的天然抗降解结构使得多糖难以被微生物利用,导致转化效率低、成本高。
甘薯等块茎类非粮原料富含淀粉和可发酵糖,中国作为全球最大的甘薯生产国,将其视为1.5代燃料乙醇的理想原料。但这类原料发酵时醪液粘度极高,影响输送、热传导和酵母活性。传统流加发酵或加水稀释无法根本解决问题。为此,研究人员开发了添加降粘酶系的工艺,利用木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、葡聚糖酶等商品酶快速降低粘度。然而,商品酶价格昂贵,增加了生产成本,成为1.5代和二代燃料乙醇产业化的共性瓶颈。
成都生物所的发明通过筛选高产降粘酶系的菌株,优化发酵产酶条件,直接利用发酵粗酶液进行预处理。该工艺操作简单,能有效降低薯类原料粘度,大幅提升发酵可行性和经济性,为我国薯类燃料乙醇产业提供了关键技术支撑。