近期，我校生物工程学院生物资源与生物炼制研究团队在木质纤维素生物质转化制燃料乙醇方面取得重要进展，并发表研究成果“Dual assistance of surfactants in glycerol organosolv pretreatment and enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for bioethanol production, 2024, 395:130358 (一区, Top, IF 11.4)
(https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130358)
研究背景
木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素等三大素组成，储量丰富和可再生性的特点使其成为绿色生物制造的理想原料。将这些生物质原料转化为生物燃料/化学品，不仅可以替代石化资源、优化能源结构，还有利于减少温室气体排放、改善生态环境。
利用纤维质原料生产大宗发酵品的工艺过程，主要包含预处理、酶解、发酵和蒸馏四个环节。目前国内外生产成本仍居高不下的根本原因在于原料天然的高顽抗性结构特性，致使其难以有效生物降解，导致预处理过程能耗大、底物酶解糖化用酶量高等技术瓶颈。因此，构建绿色低能耗的预处理方法和实现底物的低酶高效水解是降低大宗发酵品生产成本的关键。
针对以上问题，该团队尝试在预处理和酶水解过程中同时添加表面活性剂。研究发现，在甘油预处理中加入表面活性剂（PEG，Tween，Triton-X）能有效修饰木质素结构，减缓木质素再缩合副反应，从而提高预处理底物的可酶解性；而且减少近20%能量消耗。进一步在底物酶水解过程中添加表面活性剂显著减弱了残留木质素与纤维素酶之间的非生产性吸附，进而促进预处理底物的高效酶解产糖，纤维素酶用量节省一半以上。以纤维素乙醇生产过程进行能量系统评估，此策略可实现1.4 MJ/kg的净能量增益。总之，表面活性剂在纤维质原料酶法水解制糖方面将具有突出作用。
图形摘要
江南大学2021级博士生宋国杰为该论文第一作者，Meysam Madadi副研究员和孙付保教授为该论文的共同通讯作者。上述研究工作得到国家重点研发计划政府间国际合作项目（2021YFE0114400）和国家自然科学基金（22278189；22350410382）等资助。
近年来，我校生物工程学院孙付保教授团队在木质纤维原料的绿色生物加工制造方面取得明显进展，相关成果陆续发表于Chemical Engineering Journal (2024, 481: 148713)、Chemical Engineering Journal (2023, 465: 142881)、Biotechnology Advances (2023, 62: 108059)、Green chemistry (2023, 25: 7141-7156)、Energy Conversion and Management (2022, 251: 114956)、Journal of Cleaner production (2022, 366: 132817)等本领域权威期刊。
