表面活性劑介導的廢棄生物質微生物轉化增效機制研究

《表面活性劑介導的廢棄生物質微生物轉化增效機制研究》是依託華南理工大學，由朱明軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：表面活性劑介導的廢棄生物質微生物轉化增效機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱明軍
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

實現木質纖維素的高效轉化一直是困擾廢棄生物質利用和生物能源產業化發展的重要難題。本項目擬以嗜熱厭氧梭菌C. thermocellum作為木質纖維素降解菌，深入研究表面活性劑在低品位生物質廢棄物甘蔗渣的微生物轉化過程中的增效機制。首先建立表面活性劑介導的甘蔗渣微生物轉化體系，然後利用雷射掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）、RT-PCR技術、螢光探針技術、螢光色譜、核磁共振(NMR)和流式細胞儀等方法，從巨觀與微觀尺度分析表面活性劑對木質纖維素降解體系中甘蔗渣結構變化、微生物效應以及關鍵功能酶的改性作用，揭示表面活性劑對甘蔗渣微生物轉化過程的增效機理。本項目旨在利用表面活性劑的兩親性及穩定性，將其套用於木質纖維素的微生物轉化過程中，提高微生物轉化效率，為CBP途徑在廢棄生物質的綜合利用和生物質能源開發方面奠定良好的基礎。

結題摘要

實現木質纖維素的高效轉化一直是困擾廢棄生物質利用和生物能源產業化發展的重要難題。本項目以嗜熱厭氧梭菌C. thermocellum作為木質纖維素降解菌，在對木質纖維素預處理方法研究的基礎上，探究了表面活性劑在微晶纖維素、廢棄生物質甘蔗渣和菇渣的微生物轉化過程中的增效作用，並對其機理進行了探索。首先建立了有效的甘蔗渣Fenton反應與NaOH聯合預處理、鹼性過氧化氫與離子液體水溶液聯合預處理以及過硫酸氫鉀聯合脫乙醯化預處理方法，並對各種方法的機制和效果進行了研究；建立了表面活性劑介導的嗜熱厭氧梭菌C. thermocellum生物質微生物降解體系，在微晶纖維素、甘蔗渣和菇渣等廢棄生物質中進行套用探究，發現表面活性劑Triton X-100在微晶纖維素以及低品位生物質廢棄物甘蔗渣、PEG8000和JFC-E在菇渣的微生物轉化過程中均表現出增效作用。添加0.25% Triton X-100條件下，嗜熱厭氧菌纖維小體體系和真菌β-葡萄糖苷酶CTec2（含有1.2 FPU/g底物）能降解100 g/L微晶纖維素底物產生83.17 g/L葡萄糖。從巨觀與微觀尺度探究了非離子表面活性劑Triton X-100、PEG8000和JFC-E對木質纖維素降解體系中木質纖維素結構變化、纖維素降解菌理化性質變化、關鍵功能酶的活力和穩定性的影響以及對甘蔗渣微生物轉化過程中菌體數量、細胞膜通透性、表面電荷等的影響，揭示了表面活性劑對於強化廢棄生物質微生物轉化的微觀機制。項目研究對於表面活性劑對於生物質生物降解的增效作用及其機制有了更深入的理解和認識，研究結果可以為表面活性劑強化廢棄生物質的高效生物轉化奠定理論基礎，為CBP途徑在廢棄生物質綜合利用和生物能源開發方面提供技術支撐。