Based on the recognitions of heterogeneity and recalcitrance of lignocellulosic biomass such as component, porosity, crystalline and chemical bond, parameters of steam explosion can be optimized according to the sequent process (enzymatic hydrolysis) [59]. Aiming at reducing the inhibitor content, two-step steam explosion with an intermediate separation of fiber cells (ISFC) process was proposed to selectively optimize the hydrolysis process of lignocellulosic biomass, which can increase the yield of enzymatic hydrolysate by 12.82%, and reduce inhibitor conversion by 33% [63].
The parameter of steam explosion was also optimized according to production. In order to solve the heterogeneity of corn stover as fiber material to manufacture dissolving pulp, a novel method of steam explosion coupling with mechanical carding was put forward to selectively fractionate corn stover long fiber for the production of dissolving pulp [64]. The α-cellulose content of corn stover dissolving pulps was up to 93.10–97.10%, the viscosity ranged from 14.37 mPa s to 23.96 mPa s, and the yields of corn stover dissolving pulps ranged from 10.11% to 12.44%.
Based on the recognition the intrinsic characteristic of lignocellulosic biomass, the selective-fractionation technology using steam explosion pretreatment as the core technology has been established within the integrated industrial technologies [62], [63] and [64]. The selective-fractionation technology was developed to retain the original features of macromolecules, activate and improve the biotransformation performance of components suitable for enzymatic hydrolysis, and maximize the value of intermediate products [65] and [66]. The wide application of this technology will improve commercialization of lignocellulosic bioethanol.
2.2. Synergistic enzymatic hydrolysis system
Aiming at increasing the efficiency and reducing the cost of enzymatic hydrolysis process, the research included not only the substrate pretreatment [18] and [67], but also the on-site and economic cellulase productions [68]. The synergistic enzymatic hydrolysis system of cellulase enzyme supplemented with other enzymes and accelerant was also investigated.
The synergism between corn cell wall proteins (CWP) and Trichoderma viride cellulase was discovered in cellulose hydrolysis, and the synergetic effect of fresh corn stover CWP was more notable [69]. The results of synergism mechanism analysis showed that, besides glycosidase, many cellulase synergetic factors with non-cellulose hydrolytic activity exited in the CWP. Study on fungi and bacteria of fresh corn stover indicated that the synergetic activity of CWP came from plant itself [69].
Autolysis in vitro of fresh corn stover was discovered, and the main product was glucose. The autolytic corn stover was 2.56% by dry weight. It was discovered that the autolytic substrate was mainly β-(1-3, 1-4)-glucan and partial cellulose. To use the plenty fresh corn stover CWP, a novel enzymatic and fermentative technique for mixtures of fresh and steam exploded corn stover was developed [70]. Compared to the control, the yields of glucose and ethanol were increased by 61.2% and 112.7%, respectively. In the novel technique, fresh corn stover was used not only as hydrolytic substrate and its CWP, but also as the additive for T. viride cellulase [70].
The synergetic effect of Sclerotium sp. Laccase with cellulase on lignocellulose enzymatic hydrolysis was studied [71]. Compared with adding cellulase only, the reducing sugar content and consequent ethanol yield were increased by 37.9% and 13.8% respectively by adding cellulase and 0.55 U/g substrate Sclerotium sp. Laccase simultaneously. The synergistic mechanism study indicated that the surface lignin of materials was partially degraded by Sclerotium sp. Laccase with the cleavage of phenyl ring of lignin, increasing the accessibility of feedstock.
Feruloyl esterase (FAE) can hydrolyze the feruloyl ester bonds between hemicellulose and lignin in lignocellulose, and break covalent linkages. Zeng and Chen [72] investigated the synergistic effect of FAE and cellulase. Compared with no FAE processing, the conversion rate of cellulose and the weight-loss rate of insoluble substrate were increased respectively by 29.85% and 32.48% at the FAE processing time of 120 min. By comparison of the accessibility and FT-IR spectra of lignocellulosic biomass treated by different enzymes, it was indicated that FAE hydrolyzed some ester bonds and improved the accessibility by over 50%.
In conclusion, the synergistic enzymatic hydrolysis system was established with cellulase adding CWP, Sclerotium sp. Laccase and FAE within the integrated industrial technologies. The efficiency of enzymatic hydrolysis was increased with the synergism, thus reducing the cost of enzymatic hydrolysis process.
2.3. Industrial fermenting yeast strains
Glucose and xylose are two main sugars from lignocellulosic biomass. Co-fermentation of them is impor
บนพื้นฐานของความหลากหลายของ lignocellulosic recalcitrance ยอมรับและชีวมวล เช่น ส่วนความพรุนผลึกและพันธะเคมี พารามิเตอร์ของระเบิดไอน้ำสามารถปรับตามขั้นตอนตามลำดับ ( เอนไซม์ ) [ 59 ] เป้าหมายในการลดปริมาณสารระเบิดไอน้ำสองขั้นตอนด้วยการแยกกลางเซลล์เส้นใย ( isfc ) กระบวนการเสนอที่จะเลือกที่เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการไฮโดรไลซิสของชีวมวล lignocellulosic ซึ่งสามารถเพิ่มผลผลิตของเอนไซม์ เอนไซม์โดย 12.82 เปอร์เซ็นต์และลดการแปลงยับยั้งโดย 33% [ 63 ]พารามิเตอร์ของไอน้ำระเบิดก็ปรับตามการผลิต เพื่อแก้ปัญหาความหลากหลายของข้าวโพดฝักเป็นวัสดุไฟเบอร์ผลิตละลายเยื่อกระดาษ , วิธีการใหม่ของไอน้ำระเบิดควบคู่กับเครื่องกล carding ใส่ไปข้างหน้าเพื่อเลือก fractionate ฝักข้าวโพดยาวไฟเบอร์สำหรับการผลิตเยื่อละลาย [ 64 ] และแอลฟาเซลลูโลสของฝักข้าวโพดละลายเยื่อขึ้นสำหรับ 97.10 จำนวนเปอร์เซ็นต์ความหนืดระหว่างนัก MPA S 23.96 เมกะปาสคาล และผลผลิตของฝักข้าวโพดละลายเยื่อระหว่าง 10.11 ร้อยละ 12.44 %บนพื้นฐานของการรับรู้ลักษณะแท้จริงของชีวมวล lignocellulosic , เทคโนโลยีการเลือกการใช้ไอน้ำระเบิดเป็นเทคโนโลยีหลักได้รับการจัดตั้งขึ้นภายในรวมอุตสาหกรรมเทคโนโลยี [ 62 ] , [ 63 ] และ [ 64 ] เทคโนโลยีการเลือกที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อรักษาลักษณะเดิมของโมเลกุล , เปิดใช้งานและปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมโพเนนต์การเหมาะสำหรับเอนไซม์ และเพิ่มมูลค่าของผลิตภัณฑ์ระดับกลาง [ 65 ] และ [ 66 ] การประยุกต์กว้างของเทคโนโลยีนี้จะปรับปรุงหรือ lignocellulosic เอทานอล .2.2 . ระบบการย่อยที่เอนไซม์เป้าหมายในการเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนของกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ การวิจัย รวมถึงไม่เพียง แต่การตั้งต้น [ 18 ] และ [ 67 ] , แต่ยัง สถานที่ และเศรษฐกิจการผลิตเซลลูเลส [ 68 ] การเพิ่มเอนไซม์เซลลูเลส ระบบของเอนไซม์เสริมเอนไซม์อื่น ๆเชื้อเพลิงและมีลักษณะข้าวโพดที่การเกื้อกูลระหว่างผนังเซลล์ โปรตีน ( cwp ) และ Trichoderma viride เซลลูโลสพบในการย่อยสลายเซลลูโลส และผลซึ่งทำงานร่วมกันของ cwp ฝักข้าวโพดสดคือเด่น [ 69 ] ผลของการวิเคราะห์กลไกการ พบว่า นอกจากปัจจัยซึ่งทำงานร่วมกันกับเอนไซม์ไกลโคซิเดส หลายที่ไม่ย่อยสลายเซลลูโลสกิจกรรมออกใน cwp . การศึกษาเกี่ยวกับเชื้อราและแบคทีเรียของข้าวโพดฝักสด พบว่ากิจกรรมซึ่งทำงานร่วมกันของ cwp มาจากโรงงาน [ 69 ]พบว่าในหลอดทดลองของฝักข้าวโพดสดถูกค้นพบและผลิตภัณฑ์หลักคือกลูโคส ส่วนฝักข้าวโพด autolytic คือ 2.56 % โดยน้ำหนักแห้ง พบว่า พื้นผิวส่วนใหญ่ autolytic บีตา - ( 1-3 , 1-4 ) - กลูแคนและเซลลูโลสบางส่วน การใช้ข้าวโพดฝักสดมากมาย cwp นิยายวิศวกรรมเคมี เอนไซม์ และเทคนิคผสมที่สดใหม่และไอน้ำระเบิดฝักข้าวโพดที่ถูกพัฒนาขึ้น [ 70 ] เมื่อเทียบกับการควบคุมปริมาณกลูโคสและเอธานอลเพิ่มขึ้นประมาณ 61.2 % และ 112.7 ตามลำดับ ใช้ในนวนิยาย ฝักข้าวโพดสดที่ใช้ไม่เพียง แต่เป็นวัสดุย่อยสลายและ cwp แต่ยังเป็นสารเติมแต่งสำหรับ T . viride เซลลูเลส [ 70 ]ผลของเอนไซม์แลคเคสจาก sp . ซึ่งทำงานร่วมกันกับเอนไซม์ลิกโนเซลลูโลสในดิน [ 71 ] เมื่อเทียบกับการเพิ่มเซลลูเลสเท่านั้น การลดปริมาณน้ำตาลและผลผลิตเอทานอลจึงมีเพิ่มขึ้น 37.9 % และ 13.8 ตามลำดับ โดยการเพิ่มเซลลูเลสและ 0.55 U / g ( Sclerotium sp . - พร้อมกัน การศึกษากลไกร่วมกัน พบว่า พื้นผิวของวัสดุย่อยสลายลิกนินได้บางส่วนโดย Sclerotium sp . - กับความแตกแยกของฟีนิลแหวนของลิกนิน เพิ่มการเข้าถึงวัตถุดิบferuloyl esterase ( เฟย์ ) สามารถย่อยที่ feruloyl เเฮมิเซลลูโลสและลิกนินในพันธบัตรระหว่างลิกโนเซลลูโลสและแบ่งการบริการสาธารณะ เซง และ เฉิน [ 72 ] ทำการศึกษาผลที่เฟเซล . เมื่อเทียบกับเฟย์การประมวลผล , อัตราการแปลงของเซลลูโลสและอัตราน้ำหนัก ( ไม่ละลายเพิ่มขึ้นตามลำดับ โดย 29.85 % และหนที่เฟย์การประมวลผลเวลา 120 นาที โดยการเปรียบเทียบการเข้าถึงและ FT-IR สเปคตรัมของ lignocellulosic ชีวมวลรักษาเอนไซม์ที่แตกต่างกันพบว่าเฟย์จากพันธบัตรและปรับปรุงการเข้าถึงบางเ โดยกว่า 50%สรุป ที่ระบบการย่อยเอนไซม์เซลลูเลสได้ก่อตั้งขึ้นด้วยการเพิ่ม cwp Sclerotium sp . และ เฟ - ภายในรวมอุตสาหกรรมเทคโนโลยี ประสิทธิภาพของเอนไซม์เพิ่มขึ้น ด้วยการ ลดต้นทุนในกระบวนการย่อยด้วยเอนไซม์ .2.3 อุตสาหกรรมการหมักยีสต์สายพันธุ์กลูโคสและไซโลส คือ น้ำตาลสองหลักจากชีวมวล lignocellulosic . จำกัดการหมักของพวกเขาคือ
การแปล กรุณารอสักครู่..