橡实能源高效转化的生物催化途径和调控机制研究

采用非粮作物发展新能源是生物质能源发展的必然趋势。利用野生植物橡实代替玉米、小麦等粮食原料生产液体燃料，既有利于林业生物质资源的综合利用，又不与民争粮，符合保护环境，实现循环经济和可持续发展的要求。本项目以橡实为原料，基于橡实皮壳和橡实单宁抗生物降解的特性，研究可能的物理化学预处理途径，使之有利于酶分子的作用，并探讨预处理过程中发酵抑制物的生成动力学；研究微生物降解橡实皮壳和橡实单宁的机理及调控机制，研究纤维及单宁降解为糖类的代谢网络，并对微生物酶分子和复合酶系进行定向改造，构建高效的复合生物催化剂，将橡实定向转化为液体生物质燃料；集成过程优化及代谢工程等一系列工程技术手段，建立高效的复合生物炼制转化系统，为橡实综合生物炼制产业的建立奠定理论和实践基础。

本项目以橡实资源能源化转化为主要目标，分别建立了橡实淀粉、橡实皮壳及橡实单宁资源复合生物炼制转化系统。项目研究了不同预处理方法对橡实皮壳酶解效率的影响，探索橡实皮壳降解机制，对橡实皮壳的生物转化进行物料评估，为橡子皮壳的回收利用提供了一条新的途径；系统地比较橡实淀粉与木薯粉和玉米粉的性质差异，采用同步液化糖化发酵技术转化橡实淀粉资源，其产率与玉米粉发酵相当，橡实淀粉可以作为非粮淀粉资源加以开发利用；提出高效提取橡实单宁的方法，制备得到一种生物单宁吸附剂，并获得耐单宁突变菌株，解除橡实单宁对橡实淀粉生物转化的抑制作用；筛选获得纤维素酶高产菌株，并构建得到纤维素酶基因工程菌，从而实现橡实资源的定向生物转化。该项目的实施实现了橡实资源的高效转化，为橡实资源综合生物炼制产业的建立奠定了理论和实践基础。