Kløverpris, J.、Wenzel, H.、Banse, M.、Milà I Canals, L.、Reenberg, A.
“关于在生物燃料的环境评估中构建全球土地利用影响模型的研讨会和讲习班”
《国际生命周期评价杂志 (International Journal of Life Cycle Assessment)》,第 13 卷第 3 期,第 178-183 页。(2008)

摘要

背景、目的和范围。2007 年 6 月 4 日至 5 日,在哥本哈根召开了一次国际会议。它提供了一个供经济学家和地理学家与 LCA 专家会面的跨学科论坛,讨论生物燃料需求增加造成的最终土地利用变化的建模挑战。主要特征此次会议的主要特征是对不同土地利用建模方法的经验交流:LCA 领域尤其可以从边际作物生产的辨识和由此带来的全球农业领域扩张的经济模型中受益。此外,地理学领域提供了新土地耕种背后复杂性的见解以及在区域范围内发生这种情况的实例。结果。会议上提出的结果显示,生物燃料需求导致的土地利用变化的规模和位置取决于需求的来源。例如,欧盟内的强制融合将增加欧洲内外的土地利用,尤其是在南美洲。对于 LCA 社会来说,一个关键的问题是对特定作物需求变化的反应不是由单一作物供应商或单一国家提出,而是由几个国家的几种不同作物的供应商做出反应。讨论。广泛讨论了目前和未来作物和生物质生产的集约化潜力。与会专家普遍认为,第三世界的一些地区具有巨大的集约化潜力,但受阻于一些障碍,造成了所谓的产量差距。结论。对生物燃料的全球土地利用影响建模需要跨学科方法,最佳地将经济、地理、生物物理、社会和可能的其他方面纳入模型。这种跨学科方法是必要的,但也是困难的,因为不同学科的观点和思维方式不同。建议和展望。应该在生物燃料的 LCA 中引入位置相关的边际土地利用组合的概念,并且应该承认典型的 LCA 线性替代假设不一定是有效的。而且,在土地利用模型中应该纳入肥料限制/可获得性,并进一步探索作物需求与集约化之间的关系。此外,应该在 LCA 中纳入土地利用集约化的环境影响,进一步完善土地利用曲线的强力概念以及作物生产的收益递减模型。© 2008 Springer-Verlag.

 

Agbogbo, F.K.、Coward-Kelly, G.
“使用天然存在的木糖发酵酵母 - 树干毕赤酵母 (Pichia stipitis) 进行纤维素乙醇生产”
《生物科技通信 (Biotechnology Letters)》,第 1-10 页。​在编文章。(2008)

摘要

原油价格上涨和环境问题再度引发了人们对可再生能源的兴趣。纤维素乙醇有望从非食物原料中提供可再生燃料。经济地生产纤维素乙醇面临的一个技术挑战是找到一种强力的微生物来利用纤维素生物质中存在的不同糖类。与淀粉(葡萄糖是其中存在的唯一糖类)不同,纤维素生物质还存在其他糖类,例如木糖和阿拉伯糖,通常称为 C5 糖。这篇综述考察了最有希望的天然 C5 发酵生物 - 树干毕赤酵母 (Pichia stipitis)。本文回顾了树干毕赤酵母不同于其他微生物的特有特性、它的生理学以及对木质纤维素基质的发酵结果。树干毕赤酵母可产生 41 g 乙醇/L,并且有可能清除一些浓度最高的毒素。这些结果加上不那么严格的营养需求、对污染的极大抵抗力以及厚的细胞壁,使得树干毕赤酵母成为一种可用于大规模生产的微生物。然而,与酿酒酵母相比,树干毕赤酵母的糖消耗速率较慢,并且需要微需氧条件来生产乙醇。最后讨论了提高这种酵母发酵能力的未来研究方向。© 2008 Springer Science+Business Media B.V.

 

Cowan, D.、Oxenbøll, K.M.、Holm, H.C.
“油脂的酶促生物加工”
《国际油脂及相关材料新闻 (INFORM - International News on Fats, Oils and Related Materials)》,第 19 卷第 4 期,第 210-212 页。(2008)

摘要

从欧洲开始的工业革命早已传播到世界其他地方,提高了生活水平,为数以百万计的人民带来了繁荣。然而,这些变化并非没有后果,其中最重要的是工业化程度的提高以及同时出现的气候变化。这已经得到目前大多数气候变化研究人员和更广泛社会的认可。

 

Andersen, N.、Johansen, K.S.、Michelsen, M.、Stenby, E.H.、Krogh, K.B.R.M.、Olsson, L.
“使用单组分酶水解纤维素在磷酸溶胀纤维素 (PASC) 水解过程中显示出协同作用,但同时显示出对微晶纤维素 (Avicel) 的竞争”
《酶与微生物科技 (Enzyme and Microbial Technology)》,第 42 卷第 4 期,第 362-370 页。(2008)

摘要

为了研究三组纤维素分解酶,使用 20 种不同摩尔百分比的特异腐质霉 Cel45A (EG V) 和 Cel6A (CBH II) 以及巴西青霉 Cel3A (β-葡糖苷酶) 的混合物水解微晶纤维素 (Avicel) 和磷酸溶胀纤维素 (PASC)。与以前未加入或过量添加 β- 葡糖苷酶的研究不同,本研究主要探讨使用工程二元以及三元纤维素酶混合物(包括一系列不同 mol% 的 Cel3A)以获得最大的总糖产量。确定了基于可溶性水解产物浓度(通过 HPLC 测量的葡萄糖到纤维六糖)的精确水解模式。说明了适当测定方法的选择对于水解产物检测的重要性。结果发现,PASC 降解的协同程度 (DS) 通常大于 1(表明酶之间的协同性),并且随着水解的进行而增加。二元外切/内切葡聚糖酶混合物的 DS 随着 Cel45A mol% 的增加而降低。与 PASC 的水解相反,微晶纤维素降解期间的 DS 值小于1,表明相关酶的抑制。因此,我们的数据表明了对内切和外切葡聚糖酶之间相同结合位点的竞争,以及外切葡聚糖酶对结晶底物的优先吸光度。© 2007 Elsevier Inc. 保留所有权利。

 

Xu, F.、Ding, H.、Osborn, D.、Tejirian, A.、Brown, K.、 Albano, W.、Sheehy, N.、Langston, J.
“纤维素酶水解木质纤维素过程中溶剂与不溶性底物之间的酶分配”
《分子催化杂志,B 辑:酶催化 (Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic)》,第 51 卷第1-2 期,第 42-48 页。(2008)

摘要

酶的界面和相间行为在异源生物催化中起着重要的作用,例如木质纤维素的酶促水解。在经过预处理的玉米秸秆基质的酶促纤维素分解过程中,评估了来自一种高效里氏木霉 (Trichoderma reesei) 纤维素分解系统的主要纤维素酶的固-液分配。当与不溶性底物混合时,如溶液部分的蛋白质和活性测定所示,几乎所有酶(包括 CBH-I、CBH-II、EG-I、EG-II 和 BG)都被吸附。在纤维素分解期间以及在纤维素分解之后没有检测到显著的脱附,表明酶具有在木质纤维素表面上起作用的能力。吸附归因于在纤维素分解过程中纤维素的特异性结合和活化,以及与木质素的非特异性结合,特别是在纤维素分解之后。几种代表性纤维素分解增强剂(能够增强纤维素酶在木质纤维素底物上发挥作用的物质)的存在导致了吸附的纤维素酶的显著脱附。这可能与这些物质对纤维素酶的增强作用有关。© 2007 Elsevier B.V. 保留所有权利。

 

Erickson, B.、Rath, A.、Petioc, E.、Carr, M.
“媒体圆桌会议:美国能源部对小规模生物精炼厂的投资”
《工业生物科技 (Industrial Biotechnology)》,第 4 卷第 1 期,第 24-29 页。(2008)

Hailing, P.、Simms-Borre, P.
“木质纤维素原料转化为乙醇的概述 - 关注甘蔗渣”
《国际糖业杂志 (International Sugar Journal)》,第 110 卷第 1311 期,第 191-194 页。(2008)

摘要

虽然淀粉基生物燃料工业蓬勃发展,但要使木质纤维素原料(生物质)经济地转化为生物燃料还有很长的路要走。主要工业参与者之间的广泛合作以及随后的技术整合是至关重要的。本文概述了将木质纤维素原料加工成乙醇的一般步骤,并仔细研究了甘蔗渣作为纤维素原料的潜力。

 

Petiot, E.
“具有成本竞争力的纤维素乙醇的发展道路”
《今日化学 (Chimica Oggi)》,第 26 卷第 1 期,第 20-22 页。(2008)

摘要

燃料乙醇行业在以经济的方式将木质纤维素原料(生物质)转化为乙醇方面取得了良好的进展。然而,尽管合适的工艺和酶的成本已经降低,但在行业繁荣之前还有一段路要走。现在是无数的独立参与者齐聚一堂,共同优化整个过程的时候了。如果工业企业之间没有有效的协作和技术整合,我们将无法实现创造具有成本竞争力的纤维素乙醇的目标。

 

McFarland, K.C.、Ding, H.、Teter, S.、Vlasenko, E.、Xu, F.、Cherry, J.
“单一生产有机体中改良纤维素酶混合物的开发”
《美国化学会出版会议系列丛书 (ACS Symposium Series)》,第 972 卷,第 19-31 页。(2007)

摘要

经济地将木质纤维素生物质转化成糖、乙醇或其他化学原料需要优化从植物细胞壁向单糖的酶促分解。通过稀酸预处理然后使用含有在里氏木霉 (Trichoderma reesei) 中表达的新型蛋白质混合物的培养基进行酶消化,将玉米秸秆转化成葡萄糖。优化包括改进预处理,改变所表达酶的组合,以及提高表达宿主的生产力,从而导致用于生产燃料和化学品的木质纤维素生物质的酶成本显著降低。© 2007 美国化学学会。

 

Westermann, P.、Jørgensen, B.、Lange, L.、Ahring, B.K.、Christensen, C.H.
“在生物/催化精炼厂中最大限度增加生物质的可再生氢产量”
《国际氢能杂志 (International Journal of Hydrogen Energy)》,第 32 卷第 17 期,第 4135-4141 页。(2007)

摘要

在许多研究论文和综述中已经描述了通过发酵或光发酵微生物利用生物质进行生物制氢。这些技术的最大挑战在于发酵生产的低产量以及​光发酵生产需要的大反应器容量。由于这些限制因素,在大多数未来氢能源经济的案例中,以生物质为原料的生物制氢尚不被当做一个重要的组成。​在这篇综述中,我们简要总结了目前最新的生物质制氢技术,并提出将可产出多种燃料(氢气、乙醇和甲烷)的生物精炼技术与化学催化技术结合的概念,从而可以让生物废弃物来源的每摩尔葡萄糖带来 10-12 mol 的氢气产量。​除了氢气产量高,我们提出此概念的另一优势在于投料的生物废弃物种类具有高度灵活性,并且都是丰富而廉价的农业生产残余物。​这个概念同时也为微生物和催化过程留下优化的机会,从而满足燃料灵活性的特定需求。© 2007 国际氢能源协会。

 

Rosgaard, L.、Pedersen, S.、Langston, J.,、Akerhielm, D.、Cherry, J.R.、Meyer, A.S.
“用最少的里氏木霉纤维素酶混合物来处理不同的经过预处理的大麦秸秆底物的评估”
《生物技术进展 (Biotechnology Progress)》,第 23 卷第 6 期,第 1270-1276 页。(2007)

摘要

来源于里氏木霉(Novozymes A/S,丹麦巴格斯瓦尔德)的商业纤维素酶产品 Celluclast 1.5 被广泛用于木质纤维素生物质原料的水解。该酶制剂拥有广谱纤维素酶活性​,其中以外切葡聚糖酶 (CBH) 和内切-1,4-β-葡聚糖酶 (EG) 活性最为显著。​自从在腐烂的帆布中分离出最初的里氏木霉菌株以来,其水解预处理过的木质纤维素底物时的 CBH 和 EG 活性就存在次优比例。我们利用统计原理设计出 Celluclast 1.5 的四种主要酶活性(CBHI、CBHII、EGI 和 EGII)的不同组合来降解三种不同预处理后的大麦秸秆底物,以此来确定释放葡萄糖的最优组合。​数据显示高效的木质纤维素水解不需要 EGII 活性,因为增加这种活性会损失剩余三种酶的活性。在底物是经水热法预处理后的两种大麦样品时,剩余三种酶的最优比例相似。但在底物是经酸浸渍和蒸汽爆破处理后的大麦秸秆时,EGI 和 CBHII 活性在最佳水解酶混合物中的相对水平与前两种底物时有一些差异。​在所有情况下,各种纤维素水解活性的最优比例均不同于里氏木霉分泌的纤维素酶的活性比例。​因此,数据显示通过对单成分酶的仔细组合,为木质纤维素生物质底物设计出最少的酶混合物是可行的。​该项技术既可以提高酶水解(木质)纤维素的效率,也可以促进对酶制剂的合理使用。© 2007 美国化学学会和美国化学工程师学会。

 

Agbogbo, F.K.、Wenger, K.S.
“利用树干毕赤酵母从玉米秸秆半纤维素水解液发酵生产乙醇”
《工业微生物学和生物技术 (Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology)》,第 34 卷第 11 期,第 723-727 页。(2007)

摘要

稀酸预处理玉米秸秆得到的半纤维素水解液,经树干毕赤酵母 CBS 6054 发酵得到乙醇。虽然发酵速率随通氧量增加而提升,但由于树干毕赤酵母对乙酸的消耗,pH 也随之上升。​半纤维素水解液(包含 34 g/L 木糖、8 g/L 葡萄糖、8 g/L 乙酸、0.73 g/L 糠醛和 1 g/L 羟甲基糠醛)在 72 小时内发酵得到 15g/L 乙醇。在所有半纤维素水解液中的产量为 0.37-0.44 g 乙醇/g(葡萄糖 + 木糖)。稀酸预处理玉米秸秆得到的未解毒的半纤维素水解液​,经过发酵得到了高产量的乙醇。该技术有潜力提升生物质制乙醇的经济性。© 2007 工业微生物学会。

 

Rosgaard, L.、Andric, P.、Dam-Johansen, K.、Pedersen, S.、Meyer, A.S.
“底物投料对预处理的大麦秸秆发酵过程中酶水解产物以及黏性的影响”
《应用生物化学和生物技术 (Applied Biochemistry and Biotechnology)》,第 143 卷第 1 期,第 27-40 页。(2007)

摘要

这项研究评估了“分批补料”策略在水解经蒸汽预处理的大麦秸秆时的适用性。“分批补料”策略即在酶水解过程中顺序投加底物或者底物和酶。​研究具体的目标是达到高底物浓度、水解时的低黏性以及高葡萄糖浓度。​用于水解的酶系统包括 Celluclast(来源于里氏木霉的商业纤维素酶)和 Novozyme 188(来源于黑曲霉的β-葡糖苷酶)。经过 72 小时的反应,最高的葡萄糖最终浓度为 78 g/l,达到这个浓度的条件是初次投料全部是底物,投放量为干重的 15% (w/w DM)。​相反,葡萄糖产量(每克 DM 克数,g/g DM)在底物浓度较低时达到最高,最高葡萄糖产量为反应 72 小时后的 0.53 g/g DM,达到最高值的底物投放量为 5% w/w DM。通过逐步投放底物或者底物和酶,反应中的底物含量从 5% 上升到 15% w/w DM,同时使得 72 小时反应后的葡萄糖含量始终保持在较低浓度。但是初始转化率在不同反应中有所不同。在添加额外底物之前,随着粘性的​迅速下降,纤维素也迅速降解;但当添加额外底物或者底物和酶以后,浆液的粘性提高同时水解效率暂时降低。© Humana Press Inc. 2007.

 

Sørensen, H.R.、Pedersen, S.、Meyer, A.S.
“通过MALDI-TOF MS分析不溶性小麦阿拉伯木聚糖的拆解或直接酶解产物来表征溶解的阿拉伯木聚糖寡糖”
《酶和微生物技术 (Enzyme and Microbial Technology)》,第 41 卷第 1-2 期,第 103-110 页。(2007)

摘要

阿拉伯木聚糖的水解是转化利用小麦胚乳材料的重要前提。然而小麦胚乳细胞壁中不溶于水的阿拉伯木聚糖部分却很难被酶水解。这项研究通过详细分析底物以及酶解产物单糖和寡糖(经组成合理的酶混合物处理所得),对纯化的、不溶于水的小麦阿拉伯木聚糖的酶水解过程进行了检验和提高。纯化的、不溶于水的小麦阿拉伯木聚糖(底物浓度为 1.0%,w/w)在 pH 5,50 °C 条件下,经酶混合物(包括来源于里氏木霉的 β-木糖苷酶和一种来源于特异腐质霉半纤维素降解真菌酶制剂Ultraflo L)处理 48 小时后,每克干重的底物可释放得到 1.6 mg 阿魏酸、24 mg 乙酸、51 mg 阿拉伯糖、167 mg 木糖,以及其他溶解的 244 mg 寡糖。​这相当于45%重量的不溶性小麦阿拉伯糖溶解后的产量。利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (MALDI-TOF MS) 对可溶寡糖进行分析,发现其中含有阿魏酰化和乙酰化的戊糖寡聚物。​因此,数据表明在小麦阿拉伯糖中存在乙酰基。在 Ultraflo L 和 β-木糖苷酶混合物的基础上,进一步添加来源于棘孢曲霉的乙酰木聚糖酯酶,并没有促进不溶性小麦阿拉伯糖的进一步水解;然而添加来源于黑曲霉的阿魏酸酯酶,却会溶解额外 1.9% (w/w) 干重的底物,并且显著改变了可溶性寡糖的 MALDI-TOF MS 图谱特征(经酶处理后阿魏酰化显著降低)。© 2006 Elsevier Inc. 保留所有权利。

 

Merino, S.T.、Cherry, J.
“用于生物质利用的酶研发进展与挑战”
《生物化学工程与技术进展 (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology)》,第 108 期,第 95-120 页。(2007)

摘要

酶在木质纤维素废弃物转换为燃料和化学品的过程中起到重要作用。但这些酶的高成本是其商业化的重要障碍。 ​最简单说来,该成本取决于酶蛋白的巨大需求量,这些酶用于将纤维素和半纤维素中的多糖降解为可发酵的单糖。​过去 6 年中,大量尝试致力于成本的降低,这些尝试主要集中在提高已知酶的效率,鉴别新的活性更高的酶,针对选出的预处理底物优化酶混合物,并尽可能减少酶的生产成本。​在此,我们叙述了应用酶技术生产生物燃料的进展和遗留的挑战。© 2007 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

 

Dietrich, A.、Nielsen, M.
“生物乙醇——可再生的经济替代品”
《Nachrichten aus der Chemie》,第 55 卷第 4 期,第 385-389 页。(2007)

Falholt, P.
“Novozyme 的纤维素乙醇经济战略”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 29 卷第 4 期,第 6-7 页。(2007)

摘要

在奥兰多,弗罗里达举行的第四届工业生物技术及生物处理世界年会上,Novozymes 的 Per Faholt 提出了实现经济可行的纤维素乙醇的五步战略。5 步战略大纲如下:1)持续资助研发 (R&D),尤其是生物质转化领域以及商业化过程技术的开发;2)建立灵活配置的发展中心,根据地理分布处理多种生物质原料以及整合预处理、水解和发酵过程;3)利用科技进步来提升生物质原料采收和预处理的基础农业规范,进而提升成本效率;4)生物技术的科技进步;和 5)两党持续支持的国家机构来扶持资金赞助、优惠政策以及税收抵扣的具体实施。

Sørensen, H.R.、Pedersen, S.、Meyer, A.S.
“酶的协同作用机制以及顺序添加酶制剂对水溶性小麦阿拉伯木聚糖降解过程的影响”
《酶和微生物技术 (Enzyme and Microbial Technology)》,第 40 卷第 4 期,第 908-918 页。(2007)


摘要

在生物燃料产业,从阿拉伯木聚糖生成可发酵的水解产物是利用小麦半纤维素的第一先决条件。​该项研究检验了四种半纤维素水解微生物酶制剂和一种木聚糖酶制剂在催化降解纯化的水溶性和非水溶性小麦阿拉伯木聚糖时的有效性,研究重点在催化降解非水溶性阿拉伯木聚糖。​研究比较了每种酶制剂的处理效果,评估依据是在响应面试验设计的不同反应条件(pH 和温度)下阿拉伯糖、木糖和木二糖的产量。总的来说,非水溶性较​水溶性小麦阿拉伯木聚糖获得的单糖产量要低。对于两种底物中的任意一种,来源于特异腐质霉的 Ultraflo L 制剂对催化释放阿拉伯糖和木二糖有着最佳效果;而来源于里氏木霉的 Celluclast 1.5 L 则对催化释放木糖的效果比其他所有酶制剂都要好。​以 50:50 组合的酶制剂混合物处理后的结果显示,只有在用 Ultraflo L 和Celluclast 1.5 L 混合物的情况下对木糖的释放有显著协同作用。对底物降解过程的研究显示:在不溶性阿拉伯木聚糖上的协同作用与我们之前在水溶性阿拉伯木聚糖上的发现类似,比如,阿拉伯木聚糖释放和木聚糖解聚上的正相互作用的结果,在 Ultraflo L 表现在 α-l-阿拉伯呋喃糖酶 (EC 3.2.1.55) 和内切-1,4-β-木聚糖酶 (EC 3.2.1.8) 活性之间,而在 Celluclast 1.5 L 表现在 β-木糖酶 (EC 3.2.1.37) 活性之间。用 Ultraflo L 和纯化的里氏木霉 β-木糖酶组合处理的结果显示,无论是同时还是顺序添加,以及无论是否有同期的 pH 调整来最优化每种酶活性,都有力地证实了这个结论。© 2006 Elsevier Inc. 保留所有权利。

 

Sørensen, H.R.、Pedersen, S.、Jørgensen, C.T.、Meyer, A.S.
“利用包含 β-木糖酶、新型内切-1,4-β-木聚糖酶以及 α-L-阿拉伯呋喃糖酶活性的重组‘最少’酶混合物来酶解小麦阿拉伯木聚糖”
《生物技术进展 (Biotechnology Progress)》,第 23 卷第 1 期,第 100-107 页。(2007)

摘要

该研究描述了对“最少”酶混合物中关键酶活性的鉴别,该酶混合物用于催化水解水溶性和非水溶性小麦阿拉伯糖以及整个糟液(用小麦生产工业乙醇的发酵废液)。该研究在含不同阿拉伯木聚糖底物的混合物的中系统添加所选择的重组酶,通过研究由此得到的数据,鉴别了最优的阿拉伯糖释放和木聚糖​解聚酶活性;检测结果显示了三种新的 α-L-阿拉伯呋喃糖酶活性:(i) 一种来源于大型亚灰树花菌的酶 GH51 (ii) 一种来源于特异腐质霉的酶 GH51(两种酶都可以催化阿拉伯糖从单个替换的木糖释放);以及 (iii) 一种来源于特异腐质霉的酶 GH43 (这种酶可以催化阿拉伯木糖从双替换的木糖释放)。​研究利用两种配方(20%:20%:20%:40% 和 25%:25%:25%:25%)的酶混合物分别处理水溶性和非水溶性小麦阿拉伯木聚糖,两种酶混合物的组分均依次为:来源于特异腐质霉的 GH43 α-L-阿拉伯呋喃糖酶 (Abf II),来源于大型亚灰树花菌的 GH51 α-L-阿拉伯呋喃糖酶(Abf III),来源于特异腐质霉的GH10 内切-1,4-β-木聚糖酶 (Xyl III),和来源于里氏木霉的 GH3 β-木糖酶 (β-xyl)。 经过在 pH 5,50°C 环境下 24 小时的反应,每克干重水溶性小麦阿拉伯木聚糖可释放 322 mg 阿拉伯糖和 512 mg 木糖;每克干重非水溶性小麦阿拉伯木聚糖可释放 150 mg 阿拉伯糖和 266 mg 木糖。在 pH 5,50°C 条件下反应 24 小时后,配方为 Abf II、Abf III 和 β-xyl酶混合物(配比为 10%:40%:50%)可使每克干重的糟液释放 56 mg 阿拉伯糖和 91 mg 木糖。​底物为水溶性小麦阿拉伯木聚糖、非水溶性小麦阿拉伯木聚糖和糟液时,“最少”酶混合物的最优剂量分别为每千克干重底物 0.4、0.3 和 0.2g 蛋白酶。​相比之前研究中利用 Ultraflo L(来源于特异腐质霉)和 Celluclast 1.5 L(来源于里氏木霉)这两种商业化的酶制剂处理相同的小麦阿拉伯木聚糖底物的用量,这个研究中的酶蛋白用量分别低了有∼14、∼18 和 ∼27 倍。© 2007 美国化学学会和美国化学工程师学会。

 

Agbogbo, F.K.、Wenger, K.S.
“用来预处理的化学品对树干毕赤酵母对木糖发酵过程的影响”
生物技术稿件,28 (24),pp. 2065-2069。(2006)

摘要

用稀 H2SO4 预处理生物质得到的残留酸用例如 Ca(OH)2、NaOH 和 NH4OH 这些碱来中和。生成的盐在中和以后对树干毕赤酵母的发酵过程有影响。​研究利用 P. stipitis CBS 6054 在分别有盐和没有盐的条件下将木糖合成培养基(60 g 总糖量/l)发酵成乙醇。研究发现 CaSO4 提高了生长速率以及木糖醇的合成,但在 140 小时发酵后得到的乙醇产量浓度最低。Na2SO4 抑制了木糖醇的合成,且在发酵接近结束时略微提高了生长速率,但对木糖消耗和乙醇浓度没有显著影响。(NH4)2SO4 抑制了生长,对木糖醇合成没有影响,且增加了木糖的消耗和乙醇合成。© 2006 Springer Science+Business Media B.V.

 

Agbogbo, F.K.、Coward-Kelly, G.、Torry-Smith, M.、Wenger, K.S.
“使用树干毕赤酵母发酵葡萄糖/木糖混合物”​
《过程生物化学 (Process Biochemistry)》,第 41 卷第 11 期,第 2333-2336 页。(2006)

摘要

使用树干毕赤酵母 CBS 6054 将不同的合成葡萄糖/木糖混合物(60 g/L 总糖)发酵成乙醇。葡萄糖是葡萄糖/木糖混合物中的优先底物。与高木糖比例相比,高葡萄糖比例具有更高的细胞生物质生产速率,因此具有更高的底物消耗速率和乙醇生产速率。然而,与高葡萄糖比例相比,高木糖比例具有稍高的乙醇产量,因为底物被引导至乙醇生产而非细胞生物质。在 60 g/L 葡萄糖和木糖培养基中,最高乙醇浓度分别为 22.7 和 24.3 g/L。使用相同的初始细胞浓度 2 g/L,在 100% 葡萄糖 (60 g/L) 中发酵 96 小时后完成发酵,而在 100% 木糖 (60 g/L) 中发酵 120 小时后完成发酵。© 2006 Elsevier Ltd. 保留所有权利。

 

Lau, H.
“Novozymes 与中国合作开展生物燃料研究”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 28 卷第 8 期,第 9-10 页。(2006)

摘要

Novozymes A/S 和华润酒精有限公司 (CRAC) 将开始一项为期 3 年的纤维素乙醇生产过程研究的合作。​该项目包括在 CRAC 在黑龙江省肇东市的现有乙醇生产设施建立一个纤维素乙醇试验工厂。Novozymes 也正在开发用于此过程的酶。​

 

Olsson, L.、Soerensen, H.R.、Dam, B.P.、Christensen, H.、Krogh, K.M.、Meyer, A.S.
“利用木糖利用型重组酿酒酵母对小麦半纤维素进行分开或同时进行的酶水解和发酵”
《应用生物化学和生物技术 (Applied Biochemistry and Biotechnology)》,第 129 卷第 1-3 期,第 117-129 页。(2006)

摘要

利用三种不同的利用木糖的重组酿酒酵母菌株(F12、CR4 和 CB4)来发酵两种不同的小麦半纤维素底物、未发酵的淀粉自由纤维以及工业乙醇发酵后的残余糟液。​利用 CR4 和 F12 进行发酵,得到的乙醇浓度分别为 4.3 和 4 g/L,但 F12 转化木糖的速率在初始 24 小时内比 CR4 快 15%。在利用 F12 发酵时,对比水解发酵二段法 (SHF) 和同步糖化发酵法 (SSF) 显示 SSF 可得到最高和最大化的乙醇浓度。​总的来说,乙醇的体积产率最开始在 SHF 中最高,但总的乙醇体积产率在 SSF 中最高,在淀粉自由纤维和糟液为底物时分别为 0.013 和 0.010 g/Lh。© 2006 Humana Press Inc. 版权所有。保留任何性质的所有权利。

 

Cherry, J.R.、Gray, K.
“1B 场次简介”
《应用生物化学和生物技术 (Applied Biochemistry and Biotechnology)》,第 129 卷第 1-3 期,第 179 页。 (2006)

Greenwood, J.、Nedwin, G.、Mayer, R.
“工业界赞成布什对生物燃料更多投入的倡议”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 28 卷第 3 期,第 4-5 页。(2006)

摘要

在乔治 W. 布什总统的国情咨文中,他谈到从木屑、柳枝稷和其他生物质原料生产发动机燃料乙醇是美国摆脱对进口石油依赖的一个方法。​政府对从木质纤维素生物质生产可发酵糖以及其他推进可再生能源市场化的技术发展持续提供大力支持。在这个领域的工作者认为美国联邦政府必须资助相关机构来推进最近在生物质转化上的技术成果,并确保这些技术在大规模的生产设施得到应用。​

 

Sørensen, H.R.、Pedersen, S.、Meyer, A.S.
“针对酶解年度降低和工业乙醇发酵残余中小麦阿拉伯木聚糖水解的反应条件优化”
《生物技术进展 (Biotechnology Progress)》,第 22 卷第 2 期,第 505-513 页。(2006)

摘要

该研究检验了酶催化的黏性降低,并评估了在用小麦进行工业酒精生产得到发酵残余糟液中,底物干重浓度对酶降解阿拉伯木聚糖的影响。​酶催化剂利用 酶制剂 Ultraflo L(来源于特异腐质霉)和 纤维素酶制剂 Celluclast 1.5 L(来源于里氏木霉)按 50:50 配比而成。该酶混合物已被证明对阿拉伯木聚糖的降解有协同作用。​在 pH 5、50 °C、底物为 5 wt % 糟液干重的条件下,糟液的黏性随着酶剂量和反应时间的增加而降低。​经过 24 小时的酶反应,阿拉伯糖、木糖和葡萄糖的释放量分别达到了各自理论最大值的 76-84%、75-80% 和 43-47%。这表明黏性下降是酶催化水解阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和纤维素的结果。​在设计的响应面实验中,最优的反应条件,即糟液、糟液上清液(主要是可溶性物质)以及糟液沉淀物(主要是不溶性物质)的 pH 和温度,在以下范围变动:pH 5.2-6.4 温度41-49 °C 最有利于阿拉伯糖释放,pH 4.9-5.3 温度 42-46 °C 最有利于木糖释放。即使在酒糟沉淀物部分只获得有限的阿拉伯木聚糖水解,但结果表明无论底物材料的溶度状态如何,相同酶活性均可作用于不同酒糟部分的阿拉伯木聚糖。在酒糟和酒糟上层清液的酶法水解过程中,随着干物质浓度增加,释放的阿拉伯糖和木糖水平也增加,但同时,根据对每单位重量干物质释放的单糖水平的评估,底物干物质浓度增加会使水解效率呈线性下降。因此,研究证明酒糟的酶法阿拉伯木聚糖水解可显著降低酒糟黏性,如果酶的效率必须通过单糖产量进行平衡,那么干物质一定会受到影响。© 2006 美国化学学会和美国化学工程师学会。

 

Rosgaard, L.、Pedersen, S.、Cherry, J.R.、Harris, P.、Meyer, A.S.
“新型真菌纤维素酶系对促进大麦杆木质纤维素酶促降解的效率”
《生物科技学进展 (Biotechnology Progress)》,第 2 期第 22 卷,第 493-498 页。(2006)

摘要

本研究检查了来自五种嗜热真菌嗜热毛壳菌、太瑞斯梭孢壳霉、嗜热子囊菌、嗜热棒囊壳菌和嗜热毁丝菌与来自嗜温绳状青霉菌的纤维素降解酶系对经过蒸汽预处理的大麦杆的纤维素影响。添加到 Celluclast(来源于里氏木霉的商业纤维素酶产品)和 Novozym 188(来源于黑曲霉的 β-葡糖苷酶)的基准混合物时,使用各个粗酶系进行处理后,比较催化葡萄糖释放。在包含 pH (3.5-6.5) 和温度 (35-65 °C) 反应组合的实验设计模板中评估酶处理。与通过基准 Celluclast + Novozyme 188 混合物获得的产量相比,在 Celluclast + Novozym 188 中添加低剂量的粗酶系(与总酶蛋白负荷的 10 wt % 相对应)可显著提高催化葡萄糖产量。通过比较在经过预处理的大麦杆和微晶纤维素 Avicel 上获得的葡萄糖产量,比较结果表明产量提高主要是由于实验酶制剂中存在高度活跃的内切葡聚糖酶活性。数据证明,可以通过额外酶活性促进经过广泛研究的里氏木霉纤维素酶系,从而获得更快的木质纤维素降解。我们的结论是,为了快速发展具有商业利益的改进酶制剂以实现木质纤维素降解,该增补策略可作为识别真正有前途的真菌酶源的第一步。© 2006 美国化学学会和美国化学工程师学会。

 

Teter, S.A.、Cherry, J.R.
“通过全新酶系构成改进纤维素水解”
《AIChE 年会会议录 (AIChE Annual Meeting Conference Proceedings)》,第 2005 卷,第 7 页。(2005)

摘要

纤维素是地球上最丰富的有机分子,也是一种看似取之不尽的可再生原料,可用于生产燃料和化学制品。由于存在细菌和真菌,复杂酶系统不断演化,能够在富含纤维素的植物原料中生长,但这些生物体通常需要数周、数月、甚至数年时间才能分解掉落的树干或耕种玉米杆。要使用这些相同的原料生产化学制品或燃料,行业需要可在数小时或数天内完成工作且价格实惠的化学或酶系统。Novozymes 开展了一项为期 4 年的项目,专注于改进性能和降低真菌纤维素酶的成本,以将经过稀酸预处理的玉米秸秆转换成可发酵糖。一些基因从其他生物体转移至里氏木霉,从而产生可满足工业需求且能够生成超级纤维素酶的真菌。这是在 AIChE 年会和秋季展示会(俄亥俄州辛辛那提,2005 年 10 月 30 日至 2005 年 11 月 4 日)上发表的论文的摘要。

 

Teter, S.A.、Cherry, J.R.
“通过全新酶系构成改进纤维素水解”
《AIChE 年会会议录 (AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings)》,第 12027-12033 页。(2005)

摘要​

纤维素是地球上最丰富的有机分子,也是一种看似取之不尽的可再生原料,可用于生产燃料和化学制品。纤维素作为​一种结构聚合物不断演化,难以分解成单体形式,葡萄糖。由于存在细菌和真菌,复杂酶系统不断演化,能够在富含纤维素的植物原料中生长,但这些生物体通常需要数周、数月、甚至数年时间才能分解掉落的树干或耕种玉米杆。要使用这些相同的原料生产化学制品或燃料,行业需要可在数小时或数天内完成工作且价格实惠的化学或酶系统。根据美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究分包合同(由美国能源部提供资金支持),Novozymes 开展了一项为期四年的项目,致力于改进性能和降低真菌纤维素酶的成本,以将经过稀酸预处理的玉米秸秆转换成可发酵糖。该项目的一个方面是辨识新型蛋白质,将该新型蛋白质添加到由广泛使用的软腐真菌(里氏木霉)生成的纤维素酶时,可提高酶混合物的特定性能。通过应用最先进的生物科技工具来辨识、克隆和表达这些促进蛋白质,我们已成功将一些基因从其他生物体转移至里氏木霉,从而产生可满足工业需求且能够生成超级纤维素酶的真菌。

 

Ding, H.、Xu, F.、McFarland, K.C.、Cherry, J.
“增强对可发酵糖和燃料乙醇的酶法生物质转化”
《ACS 国家会议摘要集 (ACS National Meeting Book of Abstracts)》,第 230 卷,第 1 页。(2005)

摘要​

扩大可再生生物质作为工业原料的使用对于减少污染、发展可持续行业、将农业废物转化为附加值产品具有战略重要意义。作为联合政府-行业工作的主要参与者,我们研究了可显著增强经过预处理的玉米秸秆对葡萄糖和乙醇的酶法转化方式。使用里氏木霉作为起始点,检查了纤维素酶和木质纤维素之间的相互作用。通过使用多方面方法,酶法玉米秸秆转化得到显著增强,用于生物质利用的纤维素酶成本降低了超过 30 倍。这是在第 230 届 ACS 国家会议(华盛顿特区,2005 年 8 月 28 日至 2005 年 9 月 1 日)上发表的论文的摘要。

 

Devantier, R.、Pedersen, S.、Olsson, L.
“玉米醪液超高浓度乙醇发酵的表征。葡糖淀粉酶剂量、预糖化和酵母菌株的影响”
《应用微生物学和生物科技 (Applied Microbiology and Biotechnology)》,第 68 卷第 5 期,第 622-629 页。(2005)

摘要

乙醇在同步糖化发酵条件下从超高浓度干磨玉米醪液(35% 总干物质重量重量比)中生产而成。确定了葡糖淀粉酶剂量、预糖化和酿酒酵母菌株对生长特性(如乙醇产量、容积生产率和单位生产率)的影响。研究表明,葡糖淀粉酶剂量和/或预糖化越高,同步糖化发酵过程越快,并且虽然单位生长率下降,但最终乙醇浓度从 106 增加到 126 g/kg。乙醇生产不仅与生长有关,因为消耗了超过一半的总糖,并且在稳定期生产了超过一半的乙醇。此外,研究发现,关于残留糖类和最终乙醇浓度,已应用酵母菌株的高应力耐性对发酵过程的结果至关重要。应用合适的菌株时,细胞团形成增多,由于实现了更完整的发酵,因而最终乙醇浓度升高。© Springer-Verlag 2005.

 

O'Connor, L.、Nedwin, G.
“Novozymes 荣获 Frost & Sullivan 科技奖”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 27 卷第 9 期,第 10 页。(2005)

摘要

在燃料技术领域,Novozymes 凭借为降低生物质基燃料乙醇的酶成本而开展的开创性研究荣获 Frost & Sullivan 颁发的 2005 年年度技术领导奖。公司研发团队降低了​将玉米秸秆中的纤维素生物质水解成可发酵糖的酶成本。

 

Devantier, R.、Scheithauer, B.、Villas-Bôas, S.G.、Pedersen, S.、Olsson, L.
“用于分析超高浓度乙醇发酵过程中酵母应激反应的代谢谱”
《生物科技与生物工程 (Biotechnology and Bioengineering)》,第 90 卷第 6 期,第 703-714 页。(2005)

摘要

实验室酿酒酵母菌株和工业酿酒酵母菌株在高底物浓度下生长,即所谓的超高浓度 (VHG) 发酵。在使用 280 g/L 麦芽糖糊精作为碳源的分批工艺中应用同步糖化发酵 (SSF)。研究显示,与标准实验室介质(20 g/L 葡萄糖)相比,两个菌株的 VHG SSF 中均出现生长速率减缓、存活能力降低、能量消耗增加、细胞内海藻糖累积等已知乙醇和渗透性应激反应。实验室菌株受到的影响最大。应用 GC-MS 代谢谱,以评估酵母应激反应对细胞代谢的影响。研究发现,来自不同菌株和/或发酵条件的代谢谱独一无二,可在多变量数据分析的帮助下加以区分。发现对应力条件的代谢反应存在一些差异,尤其是丙酮酸酯及相关代谢物的细胞内浓度升高也体现了受应力细胞的能量消耗增加。© 2005 Wiley Periodicals, Inc.

 

Falhout, P.、Nedwin, G.
“Novozymes 着眼于生物质乙醇的后续发展”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 27 卷第 5 期,第 1-2 页。(2005)

摘要​

2001 年,Novozymes A/S 和美国国家可再生能源实验室 (NREL) 开始合作,希望在实验室试验中将用于生产乙醇的酶成本降低 30 倍。对于将玉米秸秆转化为乙醇的酶,Novozymes 将成本削减至每加仑 0.10 美元至 0.18 美元。通过将酶与 NREL 开发的改进预处理技术相结合,成功实现 30 倍成本削减。

 

Sørensen, H.R.、Pedersen, S.、Viksø-Nielsen, A.、Meyer, A.S.
“在工业乙醇发酵残渣中,设计酶组合从小麦阿拉伯木聚糖中释放阿拉伯糖和木糖的效率”
《酶和微生物技术 (Enzyme and Microbial Technology)》,第 36 卷第 5-6 期,第 773-784 页。(2005)

摘要

在乙醇或其他具有附加价值产品的生产中,从阿拉伯木聚糖生成可发酵的水解产物是利用小麦半纤维素的重要先决条件。在本研究中,我们挑选了四种商业多组分酶制剂 — Celluclast 1.5 L(来源于里氏木霉)、Finizym(来源于黑曲霉)、Ultraflo L(来源于特异腐质霉)和 Viscozyme L(来源于棘孢曲霉),开展实验室规模的实验,利用工业发酵残渣(底部残渣)调查这些酶制剂从水溶性小麦阿拉伯木聚糖中催化阿拉伯糖和木糖释放的单独和综合效率。在应答表面和三元混合物设计中评估了不同的反应条件,即酶剂量、反应时间、pH 和温度。Ultraflo L 处理的阿拉伯糖释放效果最佳:按重量计算 (wt.%),通过使用该酶制剂进行处理(6 小时,60°C,pH 6),从底物中释放了理论最大阿拉伯糖产量的 46%。在木糖释放方面,Celluclast 1.5 L 的表现优于其他酶制剂,催化释放了理论最大木糖产量的 25 wt.%(6 小时,60°C,pH 4)。在 50°C,pH 5 的条件下以 50:50 的比例混合 Celluclast 1.5 L 与 Ultraflo L,并将处理时间延长至 24 个小时,结果表明,对木糖释放产生协同效应,达到理论最大木糖产量的 62 wt.%。将来自里氏木霉的纯 β-木糖苷酶添加到 Ultraflo L 制剂后,从底物中释放的木糖数量与 Celluclast 1.5 L 和 Ultraflo L 的 50:50 混合物相等。因此该数据表示,Celluclast 1.5 L 和 Ultraflo L 之间对木糖释放的协同效应是三步式相互作用机制的结果,该机制涉及到 α-l-阿拉伯呋喃糖酶与不同木聚糖降低这两种酶制剂中的酶活性。© 2005 Elsevier Inc. 保留所有权利。

 

Bull, S.、Dean, W.、Nedwin, G.E.
“对生物质乙醇的研究获得认可”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 26 卷第 8 期,第 1 页。(2004)

摘要

NREL、Genencor International Inc. 和 Novozymes A/S 努力开发经济性工艺,以将生物质转化为糖,然后糖经过发酵,制成乙醇或工业化学品,这三家公司在研发工作中所取得的进展获得认可。对于使用酶将纤维素类生物质转化为可发酵糖以生成每加仑乙醇,研究团队已将成本削减至不足之前成本的二十分之一。

 

Nedwin, G.、Kaempf, D.
“Novozymes 和 NREL 再次降低乙醇酶成本”
《生物处理工业技术 (Industrial Bioprocessing)》,第 26 卷第 6 期,第 5 页。(2004)

摘要

Novozymes 与美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 合作,成功开发出新型生物质转乙醇方法,将酶成本从每加仑 5 美元降低至 0.30 美元。随着合同续签一年,成本有望进一步降低至 0.05 美元。

 

Traäff-Bjerre, K.L.、Jeppsson, M.、Hahn-Hägerdal, B.、Gorwa-Grauslund, M.-F.
“在重组酿酒酵母中,内源性 NADPH 相关醛糖还原酶活性影响木糖消耗过程中的产物形成 ”
《酵母 (Yeast)》,第 2 期第 21 卷,第 141-150 页。(2004)

摘要

通过将来源于树干毕赤酵母的木糖途径引入酿酒酵母,可在重组酿酒酵母中利用木糖。然而,木糖醇是主要副产物。通过 GRE3 基因编码的内源性醛酮还原酶在重组酿酒酵母菌株的不同级别表达,以研究其对木糖利用率的影响。在仅从树干毕赤酵母中产生木糖醇脱氢酶 (XDH) 且具有额外内源性木酮糖激酶 (XK) 的重组酿酒酵母菌株中,能够将木糖还原成木糖醇的 Gre3p 调节了从木糖形成乙醇的过程。当 GRE3 基因在菌株中过度表达时,木糖消耗和乙醇形成分别增加 29% 和 116%。如果删除重组木糖发酵酿酒酵母 TMB3001(具有木糖还原酶和源自树干毕赤酵母的 XDH,以及额外的内源性 XK)中的 GRE3 基因, 则在带有葡萄糖/木糖混合物的厌氧连续培养物中,木糖醇产量减少 49%,乙醇产量增加 19%。在已删除 GRE3 的菌株中,生物量减少 31%,这表示与删除相比,调整 GRE3 表达是优先选择。版权所有 © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.