以木質(zhì)纖維素為原料發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇的過程以及科學(xué)機(jī)理研究的開題報告

以木質(zhì)纖維素為原料發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇的過程以及科學(xué)機(jī)理研究的開題報告一、研究背景隨著石油資源的日漸枯竭和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，尋求新型的可再生能源已成為人們關(guān)注的焦點之一。生物質(zhì)資源，作為一種可再生的資源，備受關(guān)注，其利用已成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。丙酮丁醇是一種由生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)的重要化學(xué)品，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，許多國家已將生物-丁醇技術(shù)作為替代化石能源的重點方向之一，并已經(jīng)建立了大規(guī)模的生產(chǎn)基地。本研究將以木質(zhì)纖維素作為原料，利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生丙酮丁醇，旨在探究該過程的科學(xué)機(jī)理，提高該技術(shù)的生產(chǎn)效率，及其在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用價值。二、研究內(nèi)容1.利用微生物發(fā)酵木質(zhì)纖維素產(chǎn)生丙酮丁醇的工藝流程研究。2.研究不同基質(zhì)碳源對丙酮丁醇發(fā)酵的影響。3.研究不同微生物菌株對丙酮丁醇發(fā)酵的效果比較。4.研究在發(fā)酵過程中添加輔助生長因子的作用。5.探究丙酮丁醇發(fā)酵的分子機(jī)理。6.通過調(diào)控相關(guān)發(fā)酵代謝途徑，提高丙酮丁醇生成效率。三、研究意義丙酮丁醇作為一種可再生能源，具有廣泛的應(yīng)用前景。而目前該技術(shù)仍處于發(fā)展階段，其生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量不穩(wěn)定等問題限制了其大規(guī)模應(yīng)用。本研究將以木質(zhì)纖維素為原料，探究丙酮丁醇發(fā)酵的科學(xué)機(jī)理，并進(jìn)一步優(yōu)化工藝流程，提高產(chǎn)量，降低成本。這對于推廣和應(yīng)用丙酮丁醇技術(shù)，提高我國生物質(zhì)資源的綠色利用率，具有重要的實際意義和應(yīng)用價值。四、研究方法本研究將采用實驗室小型發(fā)酵罐等實驗設(shè)備，以木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇。主要研究方法包括基質(zhì)篩選實驗、微生物菌株篩選實驗、添加輔助生長因子實驗、酶活性測定實驗等。通過分子生物學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等手段，從分子層面探究丙酮丁醇發(fā)酵的機(jī)理和調(diào)控途徑。五、預(yù)期成果1.明確以木質(zhì)纖維素為原料發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇的工藝流程和優(yōu)化方案。2.建立針對不同基質(zhì)碳源的微生物菌株篩選體系，選擇更適合發(fā)酵的高效菌株。3.明確輔助生長因子在發(fā)酵過程中的作用及最佳添加量。4.揭示丙酮丁醇在發(fā)酵過程中的分子機(jī)理。5.提高丙酮丁醇的發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。六、研究難點1.如何優(yōu)化生物催化劑的選擇，提高丙酮丁醇的生產(chǎn)效能？2.如何在酸酐-醇發(fā)酵中提高氧化還原和發(fā)酵代謝途徑的通透性？參考文獻(xiàn)[1]LiuH,ZhangR,XingX,etal.Areviewofacetone-butanol-ethanol(ABE)productionviabiomassfermentation.ProgressinEnergyandCombustionScience,2015,49:1-26.[2]ZuoZ,JinM,ZhangY,etal.Productionofbio-butanolthroughsimultaneoussaccharificationandfermentationofcornstoverbyathermophilicbacterialconsortium[J].Bioresourcetechnology,2018,250:214-221.[3]XuH,LuoJ,ZhaoJ,etal.SimultaneoussaccharificationandfermentationoflacticacidfromJerusalemartichoketubersusingmixedculturesofLactobacillusamylovoru