从花园垃圾中改善乳酸产生的半纤维素,通过高固体负载的预处理,再加上使用低酶负载的半水解

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 生物化学工程 生物化学工程
• 可持续化学 可持续化学

背景情况:

• 由于副产品的形成 (乙酸,乙醇) 和碳催化剂的抑制,从林氏纤维素生物质中生产乳酸受到阻碍.
• 由于这些抑制因素,血纤维素的利用仍然是一个挑战.
• 有效地将生物质转化为有价值的产品,如乳酸,对于循环经济至关重要.

研究的目的:

• 从花园垃圾中开发一种优化工艺,以提高乳酸的产量.
• 为了减轻副产品的产生,并缓解发酵期间的碳催化剂抑制.
• 为了提高从基纤维素原料中合成乳酸的整体产量和效率.

主要方法:

• 在高固体负荷下对花园垃圾进行酸性预处理 (1:7固体-液体比),以尽量减少副产品的形成.
• 用低酶负荷 (10 FPU/g) 进行半水解,以控制葡萄糖度并减少碳催化剂抑制.
• 乳酸发酵,使用预处理和水解的生物质水解剂.
• RNA测序 (RNA-seq) 用于分析与碳代谢相关的基因表达变化.

主要成果:

• 高固体酸预处理将副产品产量降至0.30g/g,与低固体负载相比减少了40.8%.
• 半解成功调节了葡萄糖度,恢复了从48.2%到85.7%的糖转化率.
• 优化的工艺实现了从半纤维素中获得0.49g/g的乳酸产量.
• RNA-seq分析表明,低酶负荷降低了关键基因 (ptsH,ccpA) 的调节,缓解了碳催化剂抑制.

结论:

• 结合高固体酸预处理和低酶半水解是一种有效的策略,用于改善花园垃圾半纤维素的乳酸生产.
• 控制葡萄糖度和尽量减少副产品对于高效的发酵至关重要.
• 这种方法提供了一种可持续的方法,用于将纤维纤维素废物转化为有价值的生物化学品.