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新材料：以木質(zhì)纖維素為原料高效制備琥珀酸
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所農(nóng)產(chǎn)品生物煉制與轉(zhuǎn)化創(chuàng)新團隊通過對高溫液態(tài)水預(yù)處理、高濃底物酶解糖化和分批補料發(fā)酵等工藝進行耦合和優(yōu)化，構(gòu)建了利用木質(zhì)纖維素為原料的琥珀酸綠色高效制備技術(shù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《生物資源技術(shù)》上。
琥珀酸作為最重要的工業(yè)平臺化合物之一，在可降解材料、醫(yī)藥及食品等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。利用豐富、可再生的農(nóng)林加工廢棄木質(zhì)纖維素作為琥珀酸生產(chǎn)原料，不僅有助于減輕廢棄物處置及利用化石原料合成琥珀酸過程中的污染，還能促進農(nóng)民增收和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的減碳。琥珀酸等有機酸由糖經(jīng)過代謝轉(zhuǎn)化而成。在木質(zhì)纖維素生物煉制過程中，如何從原料中獲得高濃度可發(fā)酵糖并實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化是當前面臨的主要挑戰(zhàn)。
為了減少木質(zhì)纖維素預(yù)處理過程的環(huán)境污染，科研人員采用水熱預(yù)處理技術(shù)降低木質(zhì)纖維素原料抵抗酶解的結(jié)構(gòu)壁壘，通過探究影響預(yù)處理效果的關(guān)鍵工藝參數(shù)并進行優(yōu)化，顯著提高了木質(zhì)纖維素底物的可降解性。
科研人員借助酶解體系復(fù)配及分批補料等策略構(gòu)建木質(zhì)纖維素預(yù)處理殘渣免洗、免干燥的高效糖平臺，不僅獲得了高濃度可發(fā)酵糖，還大幅降低了預(yù)處理過程中的水耗、能耗和廢液排放。在充分評估水熱預(yù)處理廢液對琥珀酸發(fā)酵效率影響的基礎(chǔ)上，科研人員構(gòu)建了預(yù)處理液部分回補的琥珀酸發(fā)酵工藝，在充分利用廢液中戊糖的同時還可有效降低琥珀酸生物煉制過程中的廢液排放。
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