酶回用技术在纤维素乙醇领域的应用研究进展

周娜娜，李冬敏，武国庆,2

(1. 中粮营养健康研究院 生物技术中心，北京 102209；2.国家能源生物液体燃料研发(实验)中心，北京 100020)

在纤维素乙醇生产过程中，木质纤维素原料首先通过预处理打开其致密结构，随后与纤维素酶充分接触，将聚糖转化成可发酵的单糖[1]。商业化的纤维素酶已经显示出较高的水解活性，但在纤维素乙醇生产中的酶成本仍占总成本的20%～30%[2]，成为限制木质纤维素利用的关键因素之一[3]。因此，如何减少木质纤维素水解过程中酶用量成为业界研究的热点。

近年来，相关研究多聚焦于通过提高酶促水解产率的方法来降低酶加量，如添加表面活性剂[4]、分批加入底物[5]或采用先进的反应器原位脱除产物以减轻抑制等[6-7]。然而这些方法仍未解决酶成本高的问题。Visser等[8]研究发现，在水解完成后酶蛋白仍会保持较高活性，回用酶解终点的活性酶，可以有效降低新体系中的酶用量，从而降低整体的酶消耗量，因此酶回用被认为是一种有潜力的方法[9]。与木质纤维素水解相关的酶，特别是纤维素酶的循环使用一直被大家研究[10]，通常认为酶回用的效率与底物性质、酶种类及反应条件等密切相关。其中，底物性质取决于预处理的方式，不同的预处理方式对底物的结构特性会产生不同的影响，使得底物的纤维结构和木质素含量发生变化[11]，进而影响酶对于底物的吸附效果和酶回用的效率[12]。这些研究提出了多种酶回用的方法，部分方法有望应用于规模化生产。……