地区：上海市 宝山区
关键词：中国热带农业科学院热带生物技术研究所;江南大学;农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室;江南大学(如皋)食品生物技术研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002304
成果描述：
| 所属科学技术领域：农业废弃物的加工利用领域。该项目以纤维质农业废弃物甘蔗渣和秸秆为研究对象，针对现有工艺中存在的原料转化利用率低、能耗高、二次污染和综合效益低等突出问题，通过甘油预处理、复合酶解和高效生物转化等关键技术实现燃料乙醇、1,3-丙二醇、丁二酸等化学品的联产，构建出纤维质农业废弃物高效制备高附加值产品的技术体系，实现农业废弃物的高值化利用。主要内容包括：预处理工艺的关键技术：甘蔗渣和秸秆农业纤维质原料经甘油预处理后其组成发生选择性变化，结构变得细小疏松，有助于微生物酶解：在纤维素保留率达到90%以上时半纤维素和木质素脱除率分别达70%和65%以上；预处理后的基质酶解48 h水解率达90%以上；预处理工艺几乎不产生糠醛类发酵抑制物。酶解工艺的关键技术：针对甘蔗渣和秸秆的特有组分，开发专用的复合纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶等酶制剂，并通过鸡尾酒式的复配、固定化酶等技术提高酶的使用效率，降低工艺用酶成本30-40%。高效生物转化制备高值化产品的关键技术：通过基因工程菌种的构建、同步糖化发酵、菌体固定化、高密度发酵等技术，甘蔗渣发酵生产乙醇和丁二酸的浓度分别达到70 g/L和52 g/L，秸秆发酵生产乙醇和丁二酸的浓度分别达到75 g/L和56 g/L。副产物再利用的关键技术：预处理工艺中甘油可循环使用10次，此后的粗甘油经生物歧化生产1,3-丙二醇，浓度达81.9 g/L，质量得率50.7%，生产强度1.2 g/L/h，与采用纯甘油生产1,3-丙二醇相比，生产成本降低35%，该技术实现低品质甘油的全价利用。预处理和酶解发酵后产生的半纤维素和木质素残渣，可用于益生菌制剂的吸附载体，吸附率高，可延长产品的保质期。特点：通过多项现代生物工程技术在废弃物处理中的集成应用，不仅有效处理了废弃物，实现资源化利用，而且产生了实际效益，与传统工艺相比，该项目从技术源头上为该工艺的产业化应用奠定了基础。应用推广情况：授权发明专利14项，鉴定成果1项，发表论文28篇，其中SCI论文17篇，总影响因子60.716，被引用总次数377次，影响因子5.0以上文章共8篇。培养研究生25名。该技术已在3家企业应用，近三年累计新增产值3531万元，新增利润648.6万元，取得了显著的效益。 |
