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面對(duì)環(huán)境惡化和能源短缺的潛在危機(jī)，以生物質(zhì)資源為替代原料，生產(chǎn)能源和化學(xué)品的生物冶煉技術(shù)受到廣泛地關(guān)注。其中，利用小桐子生產(chǎn)生物柴油是研究熱點(diǎn)之一。隨著小桐子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大量廢棄小桐子殼也隨之產(chǎn)生。這些果皮通常被直接燒掉或掩埋，造成了資源的極大浪費(fèi)。小桐子殼的主要成分是木質(zhì)纖維素，其中纖維素和半纖維素含量分別達(dá)果皮重量的43%和15%。如果加以利用轉(zhuǎn)化成高附加值的精細(xì)化學(xué)品，不僅變廢為寶，創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益，還可以拓展小桐子生物柴油生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品品種，提升該工藝的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。由纖維素、半纖維素水解生成的可發(fā)酵糖通過微生物發(fā)酵可以獲得很多高價(jià)值產(chǎn)品，比如甲酸、乙酸，乳酸，甲醇、乙醇以及2,3-丁二醇等。其中，2,3-丁二醇是一種非常重要的化工原料，不僅可以用于液體燃料，還可應(yīng)用于染料、炸藥、香水、藥物載體、樹脂、塑料、有機(jī)溶劑、食品添加劑、抗凍劑等行業(yè)。

我園生物能源組碩士研究生蔣麗群在郭峰博士和導(dǎo)師方真研究員的指導(dǎo)下，首次以小桐子殼作為原材料用于發(fā)酵生產(chǎn)2,3-丁二醇并取得高的產(chǎn)率。由于小桐子殼中存在毒蛋白、脂質(zhì)、色素和單寧等發(fā)酵抑制性物質(zhì)，直接用作原料時(shí)導(dǎo)致2,3-丁二醇的產(chǎn)率非常低，僅為5.5%（理論產(chǎn)率的11%）。生物能源組采用中性洗滌劑有效地去除了這些抑制物，然后小桐子殼再經(jīng)兩步法稀硫酸水解。第一步水解中，半纖維在較溫和的條件下（0.5 h，酸濃度1.5%，150 °C）水解，有效地避免了二級(jí)降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。剩余的纖維素在較苛刻的條件下（1 h，酸濃度4%，150 °C）進(jìn)一步水解，總水解率達(dá)64%，較第一步水解率（37%）得到大的提升。水解產(chǎn)品再經(jīng)中和、濃縮、脫毒處理后，用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)2,3-丁二醇。分別以第一步和第二步的水解液作為碳源，2,3-丁二醇的產(chǎn)率分別達(dá)到理論產(chǎn)率的70%和80%。第二步水解所獲得的可發(fā)酵糖更適合用作2,3-丁二醇生產(chǎn)的碳源。隨后經(jīng)發(fā)酵罐擴(kuò)大生產(chǎn)，發(fā)酵時(shí)間從60 h縮短至40 h，生產(chǎn)力提高1.5倍。該項(xiàng)研究不僅能進(jìn)一步拓展小桐子生物柴油平臺(tái)的產(chǎn)品，提高其經(jīng)濟(jì)性，還能進(jìn)一步降低2,3-丁二醇的生產(chǎn)成本。

近日，文章（Li-Qun Jiang, Zhen Fang*, Feng Guo, Lin-bin Yang，Production of 2,3-Butanediol from Acid Hydrolysates of Jatropha Hulls with Klebsiella Oxytoca）被國(guó)際期刊《Bioresource Technology》接收，在線發(fā)表（http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2011.12.083 ）。

Production of 2,3-butanediol by Klebsiella oxytoca fermentation in bioreactor