中科院青岛能源所李福利课题组：揭示木质纤维素丁醇发酵产物调控机制

作者：张馨予

以木质纤维素为原料，生产液体生物燃料可从根本上解决温室气体排放，缓解全球能源危机。但是，在以玉米秸秆为原料的生物发酵过程中，玉米秸秆的前期预处理，使得木质素降解并产生一系列结构各异的、可溶性的化合物，称为可溶性木素（Soluble lignin compounds，SLCs），它会抑制产丁醇梭菌的生长。本研究深入开展了玉米秸秆水解液对产丁醇梭菌影响的深入研究，发现玉米秸秆水解液可以抑制梭菌生长和糖利用，这种抑制作用可以通过氢氧化钙脱毒方法去除。

此研究发现，在丁醇发酵过程中，SLCs会改变丙酮/丁醇比（A/B）。经典的由Clostridium beijerinckii NCIMB 8052以葡萄糖为碳源的分批发酵的A/B是0.5左右。本研究中以木质纤维素水解液为碳源进行分批发酵，最后的A/B是0.95。通过色谱/质谱和电化学分析发现，水解液中的可溶性木素可以产生氧化压力，产丁醇梭菌在去除氧化压力的过程中，会消耗还原力（NADH），这造成在发酵终产物中丙酮和丁醇比率的变化，使得丙酮在总溶剂中的比率显著提高。在微生物发酵过程中，水解液中的可溶性木素可以提供电子，促进产丁醇梭菌氢气的产生。

这些结果显示SLCs不仅会抑制微生物细胞生长，还会调整C. beijerinckii丁醇发酵过程中的A/B比。

Table1. C. beijerinckii发酵过程中丙酮、丁醇产量和糖消耗情况