甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展

中國農學(xué)過(guò)報2010,26(7):354-359Chinese agricultural Science Bulletin甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展李文,王鑫,劉迎春',楊波2(吉林省農業(yè)科學(xué)院農村能源硏究所,長(cháng)春130033:ˉ吉林省農業(yè)科學(xué)院洮南綜合試驗站,吉林洮南137100摘要:分析了在不影響現有糧食作物種植結構的前提下,利用“三北”地區邊際性土地資源發(fā)展甜菜乙醇能源的生產(chǎn)潛力及提高甜萊抗逆性和可發(fā)酵糖的調控途徑。介紹了甜萊原料預處理、發(fā)酵制取乙醇的高效菌株選育、發(fā)酵條件優(yōu)化與副產(chǎn)物綜合利用等甜萊酒精發(fā)酵技術(shù)的硏究與應用進(jìn)展情況。認為甜菜是一種抗鹽堿性很強的能源作物,在生物乙醇生產(chǎn)中具有重要價(jià)值。指出了甜萊乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題是利用邊際性土地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜萊原料,且需穩定供應;高效低成夲的發(fā)酵菌種選育;為燃料乙醇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品尋找出既環(huán)保又經(jīng)濟的利用途徑關(guān)鍵詞:甜菜;乙醇;邊際性土地;菌種選育中圖分類(lèi)號:S216文獻標志碼:A論文編號:2009-1957The Key Technologies and Advances in Research of AlcoholProduction from Sugar Beet FermentedLi Wen, Wang Xin', Liu Yingchun, Yang Bo(Institute of Energy Conversion, Jilin Academy of Agriculture Science, Changchun 130033Station for Agricultural Experimental Research in Taonan Jilin Province, Taonan Jilin 13710Abstract: Based on the premise of no effect on the present planting structure of grain crops, the paperanalyzed the potential productivity of energy of sugar beet ethanol and the regulation pathway to enhancestress-tolerance and fermentable sugars of sugar beet by using marginal land in the three north regions". Thepaper summarized the progress of research and application of alcohol fermentation of sugar beet, whichincluding technical methods of pretreatment for raw material, screening of efficient strains, optimizing offermentation conditions and multipurpose utilization of waste of alcohol fermentation. Sugar beet is kindenergy crops having strong ability of coping with salt and alkaline, which has important values for alcoholproduction. The paper indicated the key factors for industrialization of alcohol fermentation of sugar beet: it willsupply raw material stable by using marginal land, screening of cost-effective strains, seek theeco-environmental way to utilize waste of alcohol fermentationKey words: sugar beet; alcohol; marginal land; screening strain0引言作物。從20世紀90年代末,英國、法國和日本等一些中國是世界第二大能源消費國,能源供求矛盾突發(fā)達國家開(kāi)始培育能源甜菜品種,并以甜菜為原料轉出。國際能源杋構預測:中國石油儲量只能開(kāi)采17化燃料乙醇。在甜菜制取燃料乙醇效益日益得到肯年,此后中國將無(wú)油可采。為此,中國從2006年1月定,鹽堿荒漠化日趨惡化的情況下,為什么中國近年來(lái)開(kāi)始實(shí)施可再生能源法,大力研究和開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能甜菜面積卻大幅度下降,甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢?如源。甜菜( Betavulgaris L.)屬于一種抗逆性較強的能源何正確認識能源甜菜在生物能源產(chǎn)業(yè)中的地位及如何基金項目:國家甜菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專(zhuān)項經(jīng)費資助( nyct-25-01-0)第一作者簡(jiǎn)介:李文,男,1962年岀生,吉林省洮南市人,吉林省農業(yè)科學(xué)院農村能源研究所副所長(cháng),研究員,研究方向:能源植物遺傳改良與生物質(zhì)能利用。通信地址:130033長(cháng)春市凈月開(kāi)發(fā)區彩宇大街1363號吉林省農業(yè)科學(xué)院農村能源中國煤化工m通訊作者:王鑫,男,1984年出生,吉林省洮南市人,助理研究員,研究方向:生物質(zhì)能轉化與CNMHG收稿日期:2009-09-23,修回日期:2009-10-26。李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展355·適度發(fā)展甜菜乙醇產(chǎn)業(yè),需進(jìn)一步眀確。筆者試圖針菜起源于西亞、地中海沿岸及西歐一帶,具備各種抗逆對這一問(wèn)題,就甜菜轉化燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)基因。甜菜經(jīng)二百余年人工栽培,適應在舒適的條件發(fā)展作一探討。下生長(cháng)發(fā)育,使其某些抗逆機能逐漸衰退,某些基因由1利用邊際性土地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜菜原料于長(cháng)期未能充分表達而逐漸處于休眠狀態(tài),成為所謂甜菜抗鹽堿,是一種喜鈉作物,能夠在含鹽量的隱性基因?，F代科學(xué)硏究表明,只要探明激活基因0.4%以下的土壤上正常生長(cháng),含鹽量高于0.4%甜菜生的條件和方法,創(chuàng )造適當的環(huán)境與條件就可以將生物長(cháng)受到抑制。但抑制到什么程度,在怎樣的鹽堿脅體內固有而處于休眠狀態(tài)的隱性基因加以激活,使生迫下甜菜仍能生存,在現有的資料中不夠明確。目前物自身的潛能得以充分發(fā)揮?？鼓婊虻谋磉_需要有在甜菜抗逆性方面資料很少,硏究不夠深入,致使在邊多種基因誘導劑從各種信號傳遞途徑去激發(fā)有關(guān)的基際性土地上種植甜菜不能獲得理想的產(chǎn)量和含糖。而因。中國作物生理學(xué)會(huì )植物生長(cháng)物質(zhì)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)陳發(fā)展甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)的現實(shí)是必須充分利用邊際性土虎保先生曾指岀,重視多種“逆境信號物質(zhì)的混用”,很地,這就要求必須加大硏究力度,重點(diǎn)解決“三北”(東可能是誘導農作物提高抗非生物及生物逆境的一條有北、華北和西北)地區甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵基礎效途徑。脫落酸、水楊酸、甜菜堿與Ca等信號物質(zhì)在問(wèn)題,培育適于鹽堿、荒坡地種植的能源甜菜品種,研?植物的生長(cháng)發(fā)育過(guò)程中,其主要功能是誘導植物產(chǎn)生究甜菜糖代謝網(wǎng)絡(luò )和合成機制,闡明能量轉化、富集和對不良生長(cháng)環(huán)境(逆境)的抗性,如誘導植物產(chǎn)生抗旱分配的調控機理。利用現代生物技術(shù)手段通過(guò)調控功性、抗寒性、抗病性、耐鹽性等。它們作為一種逆境能基因的表達進(jìn)行產(chǎn)量、含糖和抗性(耐鹽堿、耐干旱)信號,活化了有關(guān)的抗性基因。這是筆者研究組針對的定性改良,達到降低生產(chǎn)能耗(減少營(yíng)養、水和土地能源甜菜采用系統調控的理論依據。需求),提高生物學(xué)產(chǎn)量和擴大甜菜適應環(huán)境的目的。復合植物生長(cháng)調節劑組合由脫落酸(ABA)、多效近年來(lái)國內一些硏究單位開(kāi)展了甜菜抗鹽堿轉基唑(MET)、赤霉素(GA3)、水楊酸(SA)、蕓薹素內酯因工作,進(jìn)展較快。楊?lèi)?ài)芳,趙仕蘭等采用農桿菌介(BR)、萘乙酸(NAA)、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)、甜菜導法將來(lái)源于Elco的膽堿脫氫酶(CDH)基因(betA)堿(GB)、Ca及微量元素Cu、Zn、Mn的全部或幾種信和來(lái)源于擬南芥的 Na/Antiport基因分別轉入5個(gè)糖號物質(zhì),配合乳化劑和表面活性劑而形成。甜菜化控甜菜品種的叢生芽細胞,獲得了轉基因植株。在2%~技術(shù)體系由兩個(gè)相關(guān)部分組成:(1)復合植物生長(cháng)調節3%NaCⅠ脅迫下,少數轉基因植株仍生長(cháng)正常,顯示出劑系統化控技術(shù)。即在幼苗期、繁茂始期、繁茂中期和高耐鹽性。中科院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)生理成熟始期分次靈活地施用復合植物生長(cháng)調節劑硏究所(劉華、張洪霞)建立了甜菜遺傳轉化系統。轉各施用時(shí)期各種信號物質(zhì)濃度不同,定向地調控生育基因技術(shù)的應用是非常重要的,但在甜菜抗鹽堿的遺過(guò)程中各器官的發(fā)育。幼苗期采用ABA、MET、GA傳改良中還必須與常規育種技術(shù)相結合,顯然這只是NAA和Ca3及微量元素Cu、Zn、Mn;繁茂始期采用階段性成果,到實(shí)際應用尚有很大距離。ABA、MET、BR、6-BA、GA3、NAA、GB和Ca2及微量目前,面對中國“三北”地區鹽堿地、山坡地、沙荒元素Cu、Zn、Mn;生理成熟始期采用始期采用乙烯利地等邊際性土地長(cháng)期未得到有效開(kāi)發(fā),生物質(zhì)轉化對(Eth)、SA、BR、6-BA和Ca2及微量元素Cu、Zn、Mn資源的潛在需求巨大而現實(shí)供給嚴重匱乏等實(shí)際問(wèn)(2)在復合生長(cháng)調節劑系統化控條件下,相應地改變常題,必須利用現有技術(shù),包括高產(chǎn)品種和紙筒育苗技規栽培技術(shù)。第一,采用紙筒育苗方式,增加栽植密度術(shù),采用化學(xué)調控技術(shù),突破燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料建立以群體構成產(chǎn)量主體的技術(shù)路線(xiàn)。第二,在葉叢供給“瓶頸”。此課題組采用高產(chǎn)型品種,應用系統化形成期重施氮肥,同時(shí)相應增施磷鉀肥,從而能夠更好控技術(shù),在吉林西部含鹽量0.4%-0.8%,pH8.0-8.5的地增強根系活力和適應甜菜生育的需要,同時(shí)也有利鹽堿地上,實(shí)現了甜菜平均公頃產(chǎn)量45t、可發(fā)酵糖量于密植增產(chǎn)。達18%~20%的目標。甜菜系統化控是應用復合植物2高效低成本的發(fā)酵菌種培育生長(cháng)調節劑從種子萌發(fā)開(kāi)始對甜菜的生長(cháng)發(fā)育進(jìn)行定酵母是發(fā)酵工業(yè)的靈魂,優(yōu)質(zhì)酵母對于其產(chǎn)品的向誘導,在全生育期促進(jìn)甜菜與環(huán)境、個(gè)體與群體、根產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)效率等方面都有決定性的作用。甜菜體與地上部,植株外部形態(tài)與內部生理功能的協(xié)調統乙醇工業(yè)化中國煤化工有可以接受的產(chǎn)栽培甜菜是在人工選擇的作用用下,由野生普通率,因此馴亻CNMHG強、活性高的乙甜菜(B. Vulgaris)逐步培育而形成的。野生普通甜醇菌種至關(guān)里要,是米制取燃科乙醇的關(guān)鍵技術(shù)。356中國農學(xué)通報htp:!/ww.casb. org. cn在固體發(fā)酵菌種研究方面,人們在改良酵母菌的同時(shí),代的自然分離、選擇,以防止異核體的存在也正在研究將運動(dòng)單胞菌用于固態(tài)發(fā)酵系統利用基因組 shuffling技術(shù)對產(chǎn)酒精酵母菌株進(jìn)行2.1耐高濃度酒精及底物的酵母菌株改造,提高利用酵母生產(chǎn)酒精的產(chǎn)酒率,從而降低利用在傳統的酒精發(fā)酵工藝中,所用糖質(zhì)量濃度一般微生物生產(chǎn)酒精的生產(chǎn)成本。采用基于基因組改組技為0.16-0.25gmL,所用的酵母菌只能產(chǎn)生體積分數術(shù)構建對高溫、高乙醇濃度、高滲透壓和低pH值具有為6%~12%的乙醇;更高的底物濃度和乙醇濃度對酵多重抗性的高效工業(yè)生產(chǎn)酒精酵母,首先利用誘變、馴母菌生長(cháng)和發(fā)酵會(huì )產(chǎn)生抑制作用。選育耐高濃度酒精化的方法獲得對高溫、高乙醇濃度、高滲透壓或者低及底物的酵母,使成熟發(fā)酵醪的酒精濃度提高,節省發(fā)pH值單一性狀表現優(yōu)良的菌株,構建正突變基因組酵和蒸餾過(guò)程中的能量消耗,提高設備利用率,減少勞庫;然后利用電融合方法對上述菌株的原生質(zhì)體進(jìn)行動(dòng)強度和提高酒精產(chǎn)量。 Lemann將釀酒酵母(不多輪遞推式融合,將這些正突變菌株的全基因組進(jìn)行耐髙滲)與蜂蜜酵母( S. mellis)(能耐40%以上的葡萄反復隨機重組。最后通過(guò)髙通量程序篩選具有多重抗糖)作為親株進(jìn)行原生質(zhì)體融合,獲得融合子在35%葡性的優(yōu)良菌株,進(jìn)而對篩選出來(lái)的優(yōu)良菌株進(jìn)行相關(guān)萄糖培養基中產(chǎn)乙醇的速度為親株的3倍和7倍。國的生理生化特性硏究。內侯紅漫等人利用原生質(zhì)體融合技術(shù)將清酒酵母2.2釀酒酵母基因工程菌( Saccharomycessake Yabe)與K氏釀酒酵母為了進(jìn)一步提高燃料乙醇產(chǎn)出率,在發(fā)酵過(guò)程中Saccharomycescerevisiae K)融合也獲得了耐較高酒需要加入纖維素分解菌或酶制劑將基質(zhì)中的纖維素和精濃度的融合株。半纖維素分解為五碳糖,而普通酵母不能利用發(fā)酵液原生質(zhì)體融合技術(shù),在酵母菌種優(yōu)良性能的整合中的五碳糖,因此需要將木糖異構酶基因引入釀酒酵方面越來(lái)越顯示出它特有的優(yōu)越性。原生質(zhì)體融合技母。其選育要點(diǎn)是術(shù)又稱(chēng)細胞融合技術(shù),是指兩種不同的親株酶法去壁(1)用紫外線(xiàn)照射和氯化鋰夾層平板培養,對菌株后得到的原生質(zhì)體(球),置于高滲溶液中,在一定融合進(jìn)行復合誘變。UV處理15W30cm照射20s,并在平劑的促融作用下使兩者相互凝集并發(fā)生細胞之間的融板中加入氯化鋰0.3%w/),進(jìn)行單菌株分離、培養和合,進(jìn)而導致基因重組,獲得新菌株的育種方法。與其保藏。他育種技術(shù)相比,其具有雜交頻率較高、受接合型或致(2)將耐受性較好的酵母菌株作為出發(fā)菌株,引入育型的限制較小和遺傳物質(zhì)更為完整,并且存在著(zhù)兩細菌木糖異構酶基因(xylA),進(jìn)行木糖代謝途徑改造株以上親株同時(shí)參與融合形成融合子的可能性等優(yōu)篩選岀C5℃6糖共發(fā)酵菌株。點(diǎn),提高菌株產(chǎn)量和品質(zhì)的潛力較大。其技術(shù)要點(diǎn)是(3)燃料乙醇轉化過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。甜菜制取(1)原生質(zhì)體的制備與再生。去除細胞壁,形成裸燃料乙醇既可采用固態(tài)發(fā)酵( solidstatefermentation,露的原生質(zhì)體,主要采用生物酶法。不同的菌種應用SSF)法亦可采用液態(tài)發(fā)酵法,但前者優(yōu)越得多。第不同的酶,例如,放線(xiàn)菌和細菌多用溶菌酶;而酵母和與液體發(fā)酵相比較,在產(chǎn)量不變的前提下,固體發(fā)霉菌主要用蝸牛酶、 Zymolyase或纖維素酶。酵節約能30%,原料處理和產(chǎn)物提取可分別節省開(kāi)支原生質(zhì)體制備前一般需用EDTA或EDTA和70%~80%。第二,乙醇的SSF發(fā)酵過(guò)程更具吸引力巰基乙醇做預處理;制備過(guò)程中要注意始終維持適當蒸餾過(guò)程成本優(yōu)勢大,產(chǎn)物的產(chǎn)率較高,提取容易,而的滲透壓,防止細胞的破裂,并且也有助于酶與底物的且蒸餾殘渣易處理,且其固體廢棄物或菌體可以作為結合;還需注意原生質(zhì)體化率并非越高越好,太高往往另一SSF操作的基質(zhì)。會(huì )導致再生率的降低3原料預處理(2)原生質(zhì)體融合。促進(jìn)細胞融合的方法主要有3.1基質(zhì)的粒度生物學(xué)法(即采用病毒促進(jìn)融合)化學(xué)融合法和電處甜菜根體粉碎得細,可提高利用率和乙醇產(chǎn)量,但理融合法。表面活性劑聚乙二醇(PEG)是最常用的融原料過(guò)細又影響氧在基質(zhì)內傳遞。Gani利用甜菜為合劑。底物,進(jìn)行運動(dòng)單胞菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,在其他因素(3)優(yōu)良融合子的檢出。融合子的檢岀主要依靠不變的情況下,研究甜菜顆粒大小對乙醇產(chǎn)量的影響原生質(zhì)體制備前的親株的選擇性遺傳標記來(lái)進(jìn)行的。結果發(fā)現中國煤化工T的提高(表1)優(yōu)良融合子的檢出方法很多,主要有利用營(yíng)養缺陷型、3.2水分CNMHG抗藥性、熒光染色等。在檢出的過(guò)程中,一般要進(jìn)行數水是發(fā)酵的土安妹,增喬基官水量是決定固態(tài)李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展357表1甜菜顆粒大小對固態(tài)發(fā)酵的影響的玉米乙醇技術(shù)相比,該技術(shù)具有投資少成本低、出酒率高、生產(chǎn)工藝兼容性強、污染程度低等一系列明顯顆粒大小mm發(fā)酵時(shí)間h乙醇濃度/gL殘糖含量%優(yōu)勢128.24乙醇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品利用途徑4.1液態(tài)發(fā)酵法副產(chǎn)品利用途徑24.6(1)濃縮燃燒技術(shù)。將廢液濃縮后通過(guò)特制的爐子進(jìn)行燃燒,使濃縮液全部徹底燒完。燃燒后的鍋灰發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素之一,維持發(fā)酵過(guò)程一定的是具有一定經(jīng)濟價(jià)值、含鉀量較高的鉀灰。在甘蔗糖水分含量是實(shí)現固態(tài)發(fā)酵過(guò)程成敗的關(guān)鍵。Gam在蜜生產(chǎn)乙醇的廢水處理方面,國內采用工廠(chǎng)余熱濃縮研究甜菜發(fā)酵時(shí)發(fā)現,隨著(zhù)甜菜含水量的增加,乙醇生廢水,而后噴回鍋爐燃燒發(fā)電的方法,解決了甘蔗糖蜜成速率由初期的增加到后期的減少,中間經(jīng)歷一最大生產(chǎn)乙醇廢水零排放問(wèn)題。這一方法同樣適用于采用值。在甜菜含水量75%~80%之間乙醇生成率較高。液態(tài)發(fā)酵法的甜菜乙醇生產(chǎn)甜菜根體平均含水量為75%,原料磨漿后含水量要降(2)生化處理技術(shù)。利用微生物(厭氧菌、好氧低,因此乙醇生產(chǎn)過(guò)程中需要增加水分。一般可采用菌)降解水中COD、BOD。首先將乙醇廢醪經(jīng)沉沙池向發(fā)酵器內通濕空氣,增加發(fā)酵器內空氣的相對濕度處理,進(jìn)行固-液分離,將固體部分脫水干燥回收蛋或在翻料時(shí)進(jìn)行加水等方式解決白飼料,然后將固-液分離后的液體部分用離心泵送3.3發(fā)酵條件優(yōu)化入沼氣發(fā)酵罐,發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)脫水、脫硫后進(jìn)張杰等對甜菜發(fā)酵生產(chǎn)酒精的條件進(jìn)行了研究,入儲氣罐。最后對沼氣發(fā)酵廢液、沼渣進(jìn)行COD檢確定了液體種子營(yíng)養基配方:20g馬鈴薯,100onL測,檢測后的沼氣發(fā)酵廢液可直接澆灌農田,沼渣用水,20g葡萄糖,3g無(wú)水硫酸鎂,1.5g磷酸二氫鉀,自作肥料。然pH,121℃滅菌15min。采用了固態(tài)發(fā)酵的方法,對4.2固態(tài)發(fā)酵法副產(chǎn)品利用途徑發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,結果表明,編號為1308.1的南陽(yáng)混固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精產(chǎn)生的甜菜渣,一般含粗纖合釀酒酵母菌發(fā)酵效果最好。發(fā)酵的最佳條件是先對維20%-30%,粗脂肪06%左右,粗蛋白7%10%,無(wú)氮發(fā)酵的培養基滅菌,發(fā)酵液pH控制在5-55之間,接浸出物54%65%。它是一種粗飼料,可用于喂養牲種量為15mL,發(fā)酵時(shí)間為48h,在此條件下,殘糖含畜,但由于其含有較多游離氨基酸,大量飼喂易引起腹量最低,酒精濃度最高,乙醇得率為5:027mL(80g)。瀉。甜菜乙醇廠(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣量很大,處在發(fā)酵過(guò)程中當初始pH值發(fā)生變化時(shí),殘糖含量及其理不及時(shí)易發(fā)臭變質(zhì)。劉曉蘭等叫利用飼料酵母和能酒精含量也會(huì )發(fā)生變化。隨著(zhù)pH值的逐漸增大,殘糖分解廢粕中果膠和纖維質(zhì)的霉菌,以甜菜廢粕為基質(zhì)含量隨著(zhù)降低,而酒精含量也相應的增多。當pH值在添加營(yíng)養鹽,進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵后的產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含50-5之間時(shí),產(chǎn)生的酒精量最多,殘糖含量剩余的量達15%(干重)以上。王疆元等以甜菜渣為主要原最少,意味著(zhù)發(fā)酵結束。因甜菜的自然pH在50-57料,以曲霉菌株XAP1312和XAP132及蛋白生產(chǎn)菌之間,從節約成本方面考慮可以采用自然pH進(jìn)行發(fā)產(chǎn)阮假絲酵母菌株SD和SL為菌種,混合發(fā)酵,一次性酵,效果也是良好的中試生產(chǎn)所得產(chǎn)品的粗蛋白含量達4421%,比原甜菜目前世界最先進(jìn)的技術(shù)是生物活性引透技術(shù),渣提高了3721%;蛋白質(zhì)的氨基酸組成齊全,且具有該技術(shù)(英文縮寫(xiě)BAP)由三個(gè)方面組成,即用于降芳香氣味;果膠酶活力平均達768ug/mL。由此可見(jiàn)解植物細胞壁的植物細胞BAP酶的發(fā)現和應用;采用甜菜榨經(jīng)微生物發(fā)酵使其轉化為單細胞蛋白,不但用反向固化方式將工業(yè)性應用的生物生產(chǎn)成為固態(tài)可以解決這些問(wèn)題,而且大幅度增加蛋白質(zhì)含量。從粉狀;以及在工業(yè)應用中可以多種酶一次性投放。上述研究結果可以看出,采用不同的菌種和處理方法,香港和寶國際206年開(kāi)始擁有處于世界領(lǐng)先地位產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量差別很大。的生物活性引透生產(chǎn)非糧食類(lèi)乙醇技術(shù),并在寧夏采用固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生的廢渣顆粒在2西部光彩產(chǎn)業(yè)基地設立了生產(chǎn)示范基地。該技術(shù)利mm左右,較制糖后的渣粕小得多,可以直接進(jìn)行用生物酶將甜菜磨漿后與渣料一同發(fā)酵、蒸餾,直接SF發(fā)酵生用甜菜為原料生產(chǎn)乙醇,改寫(xiě)了甜菜乙醇寄生于其節。用甜中國煤化工去了磨制漿環(huán)他工業(yè)的歷史。與傳統的甜菜乙醇或國內普遍采用見(jiàn)公式1YHCNMHG飼料的工藝流程中國農學(xué)通報htp:!/ww.casb. org. cn單種培養→混均種子甜菜渣一加輔料亠攪拌均勻一發(fā)酵一氣流干燥→飼料產(chǎn)品(1)5研究展望物量酶解同步發(fā)酵技術(shù),以充分利用甜菜原料中的纖5.1甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題維素和半纖維素。采用液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇,應探索甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須解決以下關(guān)鍵問(wèn)題:首達到清潔生產(chǎn),正常生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污水和廢渣排放的最先是利用邊際性土地生產(chǎn)高可發(fā)酵糖量的原料,且需佳工藝流程,從而提高乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。穩定供應;二是選育高效低成本的發(fā)酵菌種并制定甜5.2關(guān)于甜菜乙醇的發(fā)展前景菜轉化燃料乙醇生產(chǎn)新工藝;三是必須為燃料乙醇生20世紀90年代出現的能源危機已成為中國亟待產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品尋找出既環(huán)保又經(jīng)濟的利用途解決的問(wèn)題,而要同時(shí)解決能源危機和糧食安全問(wèn)題徑。解決第一個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是篩選抗逆基因型,培育最簡(jiǎn)捷有效的方法就是種植高能植物。中國曾提高蓄能、高抗脅迫性和高生物產(chǎn)量性狀的能源甜菜新倡用陳糧生產(chǎn)燃料乙醇,但糧食生產(chǎn)乙醇效率遠遠品種,并將化控技術(shù)與紙筒育苗技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)低于甜菜和甜高粱(表2)。甜高粱與甜菜相比較,其組裝集成,建立逆境脅迫下提高甜菜可發(fā)酵糖含量的抗逆性(抗鹽堿和抗旱性)相仿,但甜髙粱制取乙醇有化控栽培工程”體系。在品種篩選上要創(chuàng )造簡(jiǎn)單有效一個(gè)難以解決的問(wèn)題,那就是甜高粱莖稈中的糖分極的逆境,重點(diǎn)是干旱和低氮條件,在多個(gè)地點(diǎn)建立旱圃易轉化,加工期只有20天左右。這一瓶頸問(wèn)題至今和低氮圃,鑒定甜菜的抗逆能力。在選系早代,至少經(jīng)尚未突破,而甜菜不存在這樣問(wèn)題,它的加工期長(cháng)達半歷一次非生物逆境和一次密植選擇。應在目標地區施年。既然甜菜制取乙醇具有這樣大的優(yōu)勢,為什么中行自然鑒定,以達到選系目的。建立逆境選擇壓力要國種植面積會(huì )大幅度減少,甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢?以盡可能揭示群體內的遺傳方差為度。近階段要通過(guò)1991年中國甜菜面積78.34萬(wàn)hm,至2000年之后減不斷從國外引進(jìn)外來(lái)種質(zhì),加大選擇壓力、加強選擇手少到每年47.6萬(wàn)hm2。其原因是多方面的,一是20世段,以提高雜交優(yōu)勢水平。在實(shí)施甜菜“系統化控”的紀末,由于制糖虧損,部分糖廠(chǎng)破產(chǎn)或轉產(chǎn),制糖原料條件下,加大栽培密度和水肥管理等措施,將“系統化產(chǎn)區進(jìn)行調整,向玉米、綠豆等價(jià)格較高的作物轉移控”與“傳統栽培措施”進(jìn)行有機融合和配套,形成新的。二是用玉米制取乙醇得到了國家補貼,國家對燃栽培體系,使邊際性土地上的甜菜生產(chǎn)按照目標設計料乙醇生產(chǎn)企業(yè)免征6%可增殖稅,噸乙醇補貼1370進(jìn)行。元,利潤空間較大,從而忽視了甜菜乙醇的發(fā)展。2008乙醇轉化菌種是生物質(zhì)能源利用的一個(gè)“瓶頸”,年后國家發(fā)改委逐步降低直至取消對了乙醇企業(yè)的補乙醇對于用來(lái)發(fā)酵的酵母具有很高的毒性,因此必須貼。今后燃料乙醇企業(yè)必須盡快培養自身的自主盈利加大工作力度馴化篩選耐乙醇能力強、活性高的乙醇能力,只有能自主盈利的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)才有生存酵母,并根據乙醇酵母的生理、生化特性制定高乙醇轉的空間。面向未來(lái),甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)應有廣闊的發(fā)展前化率的生產(chǎn)新工藝。為了提高乙醇產(chǎn)率,要探索全生景,原因如下表2東北地區制取燃料乙醇三種原料作物間的比較作物名稱(chēng)甜菜高粱可發(fā)酵糖量或淀粉16-1862~7013~17.5濟產(chǎn)量thm2)35-506-935~50最高經(jīng)濟產(chǎn)量(thm2)原料乙醇產(chǎn)量(kgt)83.3~112.0單位面積乙醇產(chǎn)量(kghm2)2915~56002113~3580600-4880270-2801300~1400噸乙醇耗原料量t中國煤化工11~14噸乙醇原料成本(元1)CNMHG噸乙醇效益(元)1140-20701000-2080李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展(1)甜菜具有高產(chǎn)、高糖、適應性廣、抗鹽堿性強等中國糖料,20001):5-8特性,根體中的糖分可為酵母直接利用轉化乙醇叫2,李蔚農,王榮華,王維成,等NC脅迫對甜菜生長(cháng)的影響門(mén)中國糖比淀粉制取酒精節省了淀粉糊化與糖化兩個(gè)耗能過(guò)料,2007(2):17-19[6]楊?lèi)?ài)芳,趙仕蘭,等利用轉基因技術(shù)創(chuàng )造甜菜耐鹽新種質(zhì)[山東程。應用甜菜生產(chǎn)乙醇,能量效率高、成本低廉,是可農業(yè)科學(xué)以規?；?、工業(yè)化、商業(yè)化生產(chǎn)乙醇的非糧生物質(zhì)原[7聶緒昌,田風(fēng)雨甜菜育種與良種繁育U哈爾濱黑龍江科學(xué)技術(shù)料,不存在與糧爭地的問(wèn)題。出版社,1982:1-6(2)國家對糖料作物的計劃面積為2066萬(wàn)hm2,(8 Sakamoto A, Murata N. Genetic engineering of glycinebetaine扣除甜菜33.3萬(wàn)hm2,糖料甘蔗146.7萬(wàn)hm2,尚有26.7synthesis in plants: current status and implications for enhancement萬(wàn)hm2可用于發(fā)展能源甜菜。說(shuō)明適度發(fā)展甜菜乙醇of stress tolerance[]. Journal of Experimental Botany, 2000, 51并不影響糖料生產(chǎn),不存在與糖爭地的問(wèn)題。[9]趙勇,馬雅琴,翁躍進(jìn)鹽脅迫下小麥甜菜堿和脯氨酸含量變化門(mén)(3)中國發(fā)展甜菜燃料乙醇在工藝和設備上不存植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報,2005,31(1):103-106在根本性、長(cháng)期性的障礙。中國現有的日加工1000t10 Lemann R, Margalith P. Intracellular and extracellular ethanol[J]J以上的甜菜糖廠(chǎng),一般都有用糖蜜生產(chǎn)食用酒精設Appl Microbial Biotechnology, 1986, 23(5): 198-200.備。在現有的基礎上増添打漿等少量設備,即可投入l]侯紅漫,吳怡瑩清酒酵母與釀酒酵母原生質(zhì)體融合的研究門(mén).生物技術(shù),9955(1):16-19生物燃料乙醇生產(chǎn),既減少設備投資,又提高設備利用12]吳振強固態(tài)發(fā)酵技術(shù)與應用隊北京:化學(xué)工業(yè)出版社206率。也可利用大型玉米酒精廠(chǎng)加以改造,建成甜菜乙11-20.醇企業(yè)。從糖汁提取、濃縮、發(fā)酵、蒸餾和脫水等工藝[13]張杰,姜月,程大友,等甜菜固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的條件優(yōu)化中國均為成熟技術(shù)農學(xué)通報,2009,25(5):72-7(4)甜菜在無(wú)霜期短或不穩定的地區均可以種植14]劉曉蘭,劉曉艷,鄭喜群,甜菜廢粕固態(tài)發(fā)酵轉化單細胞蛋白飼料[中國甜菜糖業(yè),1995(6):23-26.甚至不可以種植玉米等糧食作物的鹽堿地也可以正常[15]王疆元郝崢嵥甜菜渣生產(chǎn)蛋白飼料及果膠酶中試工藝研究門(mén)種植甜菜。在“三北”地區發(fā)展甜菜乙醇生產(chǎn),可加速新疆農業(yè)科學(xué),19955):21-23致富步伐,縮小與經(jīng)濟發(fā)達地區的差距,對于鞏固邊[16]黎大爵甜高粱可持續農業(yè)生態(tài)系統研究中國農業(yè)科學(xué),200疆,構建社會(huì )主義和諧社會(huì )具有重要作用35(8):1021-1024.17]張志鵬楊鎮,朱凱等可再生能源作物一甜高粱的開(kāi)發(fā)利用[J雜糧作物,2005,25(5):334-335參考文獻卬]鄧可蘊,張魯江賀亮中國農村地區能源形勢分析門(mén)農業(yè)工程學(xué)U8]王峰成喜雨吳大祥,等甜高粱莖稈汁液酒精發(fā)酵及其經(jīng)濟可行性研究門(mén)釀酒科技,2006,4(2):42報,1998,14(2):19-25[1]9]王瑩,張峰龍賈茹診,等甜高粱莖汁酒精發(fā)酵研究與應用進(jìn)展[2]林宗虎論未來(lái)的中國能源[自然雜志,2001,23(3):125-130可再生能源,2007,25(1):51-542 fussy. awkes F R. Continuous fermentative hydrogen[20]蔡葆張文斌黃彩云開(kāi)發(fā)能源甜菜產(chǎn)業(yè)勢在必行[中國糖料,production from sucrose and sugar beet []. Hydrogen Energy, 2005,[21]史淑芝,程大友,生物質(zhì)能源作物一能源甜菜的開(kāi)發(fā)利用[J中國[3 Melvin G R, Cannellstration and biomass energy農學(xué)通報,2007,23(11:416-41offset: theoretical, potential and achievable capacities globally, in[22]袁振宏吳創(chuàng )之,馬隆龍,等生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)M]北京:化Europe and the u kU. Biomass and Bioenergy, 2003, 24(2): 97-116學(xué)工業(yè)出版社,2005:105-1124]李雅華,崔平,王艷玲甜菜種質(zhì)芽期耐鹽性及鑒定方法的研究中國煤化工CNMHG