纤维素发酵综述论文5稿,2014年(DOC)
纤维素综述
纤维素综述简述：微晶纤维素是天然纤维素的水解产物,外观呈白色或类白色,是一种晶形粉末产品,不溶于水,性质稳定,与主药不发生化学反应。
作为填充剂,适量用于处方中,可以使制得的颗粒较松散,均匀细小,结合性能好,同时,由于它吸水后能使片子迅速膨胀而崩解,因此,它又是一种良好的崩解剂。
近年来,作为一种新型辅料,微晶纤维素在片剂生产制造中的应用越来越广泛。
在近些年的新产品开发研制,原有产品处方的改进及不合格中间产品的再处理等方面,均在不同程度上使用了这一新型辅料,并收到了良好的效果。
用于新处方设计中由于微晶纤维素具有良好的结合性与崩解性,因此在开发研制新产品时,它是一种优先选用的辅料,微晶纤维的作用要强于其它类似辅料如淀粉、糊精等。
这在处方设计时,我们优先选用了微晶纤维素,经过数次处方调整与试验,当微晶纤维素在片中的含量达到0.025g/片时,生产出的片子结合很好,具有足够的硬度。
制法：微晶纤维素可用稀无机酸溶液将α-纤维素控制水解制得，α-纤维素可从含纤维素植物的纤维浆制得。
水解后的纤维素经过滤、提纯、水浆喷雾干燥形成干的。
粒径分布广泛的多孔颗粒。
应用：解决因工艺带来的问题有些产品的工艺是在迁就产品达到某些指标情况下制定的,一旦工艺变化就会带来诸多问题。
例如新速效感冒片,在原处方基础上,为了保证其溶出度符合药典规定,在工艺上不得已将颗粒制得比正常的软一些,打片时打片机的压力也要尽量小一些,使得打出的片子硬度低。
在进行薄膜包装时,常常会造成很多碎片,使得成片率降低,为了提高成片率就必须提高片子的硬度。
要提高硬度,又不影响溶出度,就要改变原处方,这时微晶纤维素又是一个良好的优选辅料。
生产中,压力提高后,我们用一定量的微晶纤素取代了原处方中相应量的某些其它辅料,当其用量达到。
片时,收到了良好的效果。
片子的硬度由原来的提高至,同时其溶出度也很好,完全符合质量要求。
用于不合格中间体的再处理有时制出的片子鼓盖掉盖,裂片或崩解超限。
【精品】文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展
文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展植物细胞壁中纤维素合成的研究进展摘要纤维素是植物细胞壁的主要成分，是植物细胞壁执行生理功能的基础，也是人类生产和生活中必不可少的一类物质。
本文对纤维素合成、合成中所需要的酶以及纤维素沉积中微纤丝的作用等方面进行了综述和探讨，并对纤维素合成的深入研究进行了展望。
【关键词】：纤维素合成纤维素合酶蔗糖合酶微纤丝Recent progress on ellulose synthesis in cell wall of plantsAbstractcellulose is a major component in cell wall and carries out many importnt physiological functions. In addition,it is necessary material for human life and production. The rcwnt progress in cellulose synthesis,the function of relative enzymes and microfibril in proess of cellulose synthesis were reviewed. The studies in cellulose synthesis were propected【Key words】：cellulose synthesis cellulose synthase sucrose synthase microfibril细胞壁是由纤维素和果胶质交结形成的多糖和蛋白质及其它成分构成的三维网络结构，也是植物细胞区别于动物细胞的重要特征之一。
过去，细胞壁被认为是一惰性结构，只具有机械支持和防御功能。
但随着实验技术和方法的不断创新和应用，人们逐渐认识到细胞壁作为植物细胞的重要组成部分，不仅具有保护和支持的作用，还与植物细胞的物质运输、信号传导等生理功能有关[1]。
木质纤维素的发酵研究
AbstractWith the advent of energy crisis, the global environmental pollution is increasingly serious, we need to seek new sources of energy to replace oil. Biological fuel ethanol and butanol as a new type of biological energy were to be attention and research. In the past, the research on biological fuel ethanol and butanol on the starch, honey and other food crops to fermentation. With the advent of the world food crisis,We need to choose renewable resource as an object of fermentation to ease food crisis. Lignocellulose is the most abundant renewable resources in the world, After pretreatment, hydrolysis of lignocellulose, generation of reducing sugars that can be utilized by microbial fermentation, in order to produce ethanol and butanol. So it can ease the energy crisis and food crisis,it can make use of lignocellulose resource.This topic uses lignocellulose (smashed straw) as raw materials. The content was that analysed the composition of the raw material, and the discussion cellulose enzyme hydrolysis conditions, it choose appropriate hydrolysis conditions, and then it proceed microbial fermentation. The topic selected yeasts and acetone butanol carboxylic acid bacteria for ethanol and butanol fermentation.Through detoxification treatment increase the fermentation product.It mainly consists of the following parts.Part 1, To analyze the composition of the raw material composition. Lignocellulose is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin of three parts, pretreatment method is different, material is different, the content of these three components are also different. Ultrafine comminution of rice which contains cellulose of 24.8%, hemicellulose contains 21%, and acid detergent lignin contains 10.9%.Part 2, To explore the optimal hydrolysis conditions of Cellulase. The single factor experiment was conducted to research the influence of substrate concentration, temperature, pH, and enzyme-substrate on enzymatic hydrolysis,so as to confirm the best condition for single factor experiment. We get a result by choosing orthogonal experiment, combined with the impact of the subsequent fermentation, the optimum hydrolysis conditions is temperature of 50 ℃, pH 5, and substrate concentration was 10%, and the hydrolysis time was 24h,and the ratio of enzyme to substrate was 6%.Part 3, The fermentation of fuel ethanol. It conditions a result through the single factorexperiments of yeast cells fermentation,The best conditions of yeast cells fermentation was that temperature is 30, inoculation quantity is 9mL, the growth of yeast pH is 5, fermentation time is 48 hours.To increase the concentration of reducing sugars by concentration, the fermentation results was that inhibitor concentration increased in the concentrated solution, which it effects of microbial growth, so it can hindered the yeast fermentation,Although the sugar utilization increased by 10%, and the ethanol yield was down 18.7%.The maximum yield of ethanol was 2.17g through detoxification treatment, the theoretical yield was 2.4g, the yield reached 90%, in which the best effect was activated carbon.Part 4, It researched butanol fermentation. Acetone butanol carboxylic acid bacteria is strict anaerobic microbes, it needs to manufactue anaerobic environment by filling nitrogen. Directly to butanol fermentation, butanol yield is only 4.7 g/L, ABE total volume was 8.14 g/L, butyl alcohol conversion rate is 12%, sugar total solvent conversion rate was 21.9%. After detoxification treatment, solvent butanol yield and total solvent yield were improved. When used the method of 0.1% sodium sulfite, butanol yield was 6.11 g/L, ABE total volume was 9.24 g/L, butyl alcohol conversion rate increased to 17%, total sugar fluxing agent conversion rate was 25.7%. Activated carbon processing, butanol production was 7.86 g/L, total solvent was 14.12 g/L, butyl alcohol sugar conversion rate increased to 19.9%, sugar total solvent conversion rate was 30.8%.The rate of sugar use can reach 90% in ethanol fermentation, The rate of sugar use can reach73% in butanol fermentation, biological ethanol fermentation on the utilization rate of lignocellulose was high.Key Words: Cellulose;Hydrolysis;Ethanol fermentation;Butanol fermentation目 录摘要 (I)ABSTRACT (III)1引言 (1)1.1国内外的燃料发展概况 (1)1.1.1国内外燃料乙醇发展概况 (1)1.1.2国内外丁醇发展概况 (2)1.2木质纤维素的预处理方法 (3)1.2.1物理法 (4)1.2.2化学法 (5)1.2.3生物法 (6)1.3木质纤维素的水解 (6)1.3.1稀酸水解 (6)1.3.2浓酸水解 (7)1.3.3酶水解 (8)1.4原料预处理过程中抑制物的形成 (9)1.4.1弱酸类 (10)1.4.2呋喃醛类化合物 (11)1.4.3酚类化合物 (11)1.5木质纤维素水解液中的抑制物以及脱毒方法 (11)1.6纤维素的糖化和发酵 (12)1.6.1同步糖化发酵工艺（SSF） (12)1.6.2分步糖化发酵工艺（SHF） (13)1.6.4同步糖化共发酵工艺（SSCF） (13)1.6.5固定化细胞发酵工艺（CBP） (14)1.7丁醇发酵 (14)1.7.1丁醇的性质及应用 (14)1.7.2生产丁醇的菌种及其改良 (15)1.7.3丙酮丁醇羧酸菌的代谢机理 (16)1.7.4发酵工艺的研究进展 (17)1.8研究的目的、意义和技术路线 (18)1.8.1研究目的和意义 (18)1.8.2技术路线 (19)2纤维素原材料的分析 (20)2.1材料与方法 (21)2.1.1试剂与仪器 (21)2.1.2试剂的配制 (22)2.1.3 Van Soest法测定纤维素 (23)2.1.4凯氏定氮测定氮含量 (24)2.1.5原子吸收测定离子元素 (24)2.1.6水分、灰分的测定 (24)2.2结果与分析 (24)2.2.1纤维素测定结果 (24)2.2.2其他成分测定结果 (25)2.2.3主要成分含量表 (25)2.3结论 (25)3纤维素水解条件的探讨 (27)3.1材料与方法 (27)3.1.1试剂与仪器 (27)3.1.2试剂配制 (27)3.2试验方法 (28)3.2.1还原糖的测定方法 (28)3.2.2还原糖的标准曲线制作 (28)3.2.3还原糖的测定 (28)3.3结果与分析 (28)3.3.2 木质纤维素水解液中色素浓度对糖测定结果的影响 (30)3.3.3温度对酶解过程的影响 (30)3.3.4 pH对酶解过程的影响 (31)3.3.5 底物浓度对酶解过程的影响 (31)3.3.6 酶底比对酶解过程的影响 (32)3.3.8 正交实验结果 (34)3.4结论 (35)4燃料乙醇发酵 (36)4.1材料与方法 (37)4.1.1试剂与仪器 (37)4.1.2菌种的制备 (37)4.1.3发酵材料 (38)4.1.4发酵液的制备 (38)4.1.5DNS法测还原糖 (38)4.1.6气相色谱法测定乙醇 (38)4.1.7脱毒方法 (39)4.2结果与分析 (39)4.2.1乙醇标准曲线 (39)4.2.2温度对酵母发酵的影响 (39)4.2.3pH对酵母发酵的影响 (40)4.2.4接种量对酵母发酵的影响 (41)4.2.5发酵时间的影响 (41)4.2.6发酵结果 (42)4.2.7脱毒处理后发酵的结果 (43)4.3结论 (44)5丁醇发酵 (45)5.1材料与方法 (46)5.1.1试剂与仪器 (46)5.1.2菌种制备 (46)5.1.3种子液的制备 (46)5.1.4发酵材料 (47)5.1.5维生素混合液 (47)5.1.6丁醇发酵方法 (47)5.1.7还原糖测定法 (47)5.1.8ABE溶剂的标准曲线 (47)5.2结果与分析 (48)5.2.1丙酮、丁醇、乙醇的标准曲线 (48)5.2.2丁醇直接发酵结果 (49)5.2.3脱毒处理后丁醇发酵结果 (50)5.3结论 (50)参考文献 (52)攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 (60)致谢 (61)1引言随着社会的发展和经济的增长，能源的需求量越来越大，而世界上大部分国家消耗的能源来自化石能源，化石能源是不可再生资源，早晚有枯竭的时候，而且会导致NO X、SO2等有害气体以及CO2、甲烷等温室气体排放，所以对环境友好的可再生资源的开发显得日益重要。
纤维素综述(陈启贤102251001028)
—陈启贤
Ⅰ.简介 Ⅱ.制法 Ⅲ.应用 Ⅳ.结论
Ⅰ.简介
微晶纤维素（Microcrystalline Cellulose，缩写：MCC） 分子式：（C6H10O5）n，n≈220
分子量：约36000
Ⅰ.简介
Ⅰ.简介
微晶纤维素是天然纤维素的水解产物,外观呈白色或类白色,是一种 晶形粉末产品,不溶于水,性质稳定,与主药不发生化学反应。 作为填充剂,适量用于处方中,可以使制得的颗粒较松散,均匀细 小,结合性能好
Ⅲ.应用
有些经再处理才合格的原料,如乙酞螺旋霉素,其某些物理 性质会发生变化
用于不合格中间体的再处理有时制出的片子鼓盖掉盖,裂 片或崩解超限。
Ⅲ.应用
处理方法：
ห้องสมุดไป่ตู้
先从不合格中间体颗粒中用目或目筛选出适量细粉,将该粉 与过目筛、给定量的微晶纤维素混合均匀,将该混合物重新 投人到不合格中间体颗粒中,大混,打片。
用一定量的微晶纤素取代了原处方中相应量的某些 其它辅料,当其用量达到0.025g/片时，收到良好效 果。
Ⅲ.应用
交沙霉素、维生素、峡喃坦陡在实际生产中,交沙霉素、维生素容 易出现软材制得不实,颗粒发散、结合不好的现象,峡喃坦睫易出现 颗粒过硬、崩解不好的现象,致使中间体不合格。
由于软材制得不实、颗粒不完整、颗粒太软、干燥程度 不够、淀粉糊浓度过大或温度过高，导致中间体不合格。
Ⅳ.结论
在片剂生产制造中,对改善片子的结合性、崩解性或溶出性,微晶纤 维素是一种优选的辅助原料,性能优于同类的传统辅料,其应用面必 将越来越大,用量亦将越来越高。
Ⅲ.应用
新速效感冒片,在原处方基础上,为了保证其溶出度符合药典规定,在 工艺上不得已将颗粒制得比正常的软一些,打片时打片机的压力也 要尽量小一些,使得打出的片子硬度低。
细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展
细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展食品与发酵科技FoodandFermentationTechnology第47卷(第1期)V o1.47,No.1细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展陆胜民,贾静静1,2杨颖(1.浙江省农业科学院食品科学研究所,浙江杭州310021;2.浙江师范大学生命科学学院,金华321004)摘要:由部分细菌所产生的纤维素称细菌纤维素,具有机械强度高,吸水性能好,纯度高,结晶度高等优良特性,广泛应用于食品工业等领域.本文对细茵纤维素的结构特性,发酵工艺研究及应用作了综述.关键词:细菌纤维素;发酵工艺;应用中图分类号:TS261.1+3文献标识码:A文章编号:1674—5O6X(20l1)0l一0027—0005 ResearchProgressonFermentationTechnologyandApplicationof theBacterialCelluloseLUSheng-min,JIAJing-jing一,YANGYing{1.InstituteofFoodSciences,ZhejiangAcademyofagriculturalSciencesHangzho u310021 2.CollegeofChemistryand,JScience,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004) Abstract:Bacterialcellulose,producedbysomespeciesofbacteria,hasexcellentpropertiesi ncludinghighmechanicalstrength,goodwaterretentionability,andhighcrystallinity,whichisappliedwidelytoindustr iessuchasfoodindustry.Thispapersummarizedthestructure,technologyoffermentationandtheapplicationofbacter ialcelluloseinfoodindustry.Keywords:bacterialcellulose;fermentationtechnology;applicationdoi:10.3969/j.issn.1674—506X.2011.01—006自然界中,纤维素是最丰富的天然聚合体,广泛存在于植物细胞中,但也有部分细菌在发酵培养液中能生产纤维素,称细菌纤维素(BacterialCellulose, BC),它是一种生物大分子,与植物纤维素相比,具有机械强度高,吸水性能好,纯度高,结晶度高等优点,已逐步成为一种新型的生物材料.在中国,对BC的关注古已有之,早在《齐民要术》中就有记载:传统食醋酿造过程中,常在醪液中可见有类似凝胶的膜状物,称其为菌膜【】1,后来又相继在黄酒酿造和红茶菌液培养中发现了类似的凝胶膜_2_31.另外,1886年, 英国人Brown等人也在静置条件下培养醋杆菌时发现培养基的气液表面形成了白色的凝胶膜,随后利用化学分析的方法确定这种膜状物的主要成分为纤维素,并且是以纯纤维素的形式存在.此后,越来越多的研究人员开始从事BC的研究,大多集中在理化性质与结构分析,最适菌种的筛选,培养方式探讨和应用等方面.1BC的结构与特性1.1BC的结构BC是以纯纤维素的形式存在,由B—D一葡萄糖通过B一1,4一葡萄糖苷键结合形成的直链,并且直链间彼此平行,无分支结构,分子内和分子间的氢键形成网状结构,不掺杂其他多糖.Brown和Zaar在电镜下观察革兰氏阴性菌木醋杆菌(Acetobacter xylinum)的切片时,初步确定其纤维素的产生与细菌的脂多糖膜上的微孔有关,并且对纤维素在菌体内组装的规则模式做了猜想[51.此后,研究人员经过大量的研究,确定产纤维素细菌的细胞壁上约有收稿日期:2010～12—18基金项目:浙江省重大科技专项国际科技合作项目(2008C14069)资助作者简介:陆胜民(1969一),男,博士,研究员,主要从事果蔬加工及其综合利用研究. 食品与发酵科技2011隼第1期50-80个孔往外分泌纤维素,先由10一l5条直链多糖聚合成1.5nm的胶状聚合物,然后再由上述聚合物形成走向与菌体长轴平行且直径为3nm～4nm的微纤维,纤维素进一步伸长,束间由氢键相互连接,多束合并形成一根宽度为40nm—lOOnm,但长度不定的菌纤维丝带J.卞玉荣,余晓斌等在对木醋杆菌所产纤维素进行电镜扫描时发现,BC的微纤维直径在0.Olp.m一0.1m之间,比一般的棉花纤维,木浆纤维和合成纤维直径(约lOl~m左右)要细,比胶原纤维(1m)及最薄的化学合成纤维(1m)要细[91.1.2BC的性质[1,lO-1BC的独特结构决定了它应该具有与植物纤维素不同的优良特性,主要表现在:(1)植物纤维素主要由纤维素组成,但掺杂半纤维素或木质素,而BC是单以B—D一葡萄糖分子通过糖苷键形成的直链;(2)BC的弹性模量为一般植物纤维素的数倍至十倍以上,并且抗张强度高,机械性能好;(3)BC有较高的生物适应性和良好的可降解性;(4)BC生物合成时的可调控性,培养方法和培养条件的不同均可影响细菌纤维素的合成与结构.2产纤维素的细菌2.1产纤维素细菌在各种条件下能合成纤维素的微生物有醋酸菌属cetobacter),土壤杆菌属grobacterium),假单胞杆菌属(udomonas),无色杆菌属(Achromobacter),产碱杆菌属(AlcaligcnCS),气杆菌属(Aerobacter),固氮菌属(Azotobacter),根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)这九个属中的某些种,它们产生的纤维素均称BC,但是,真正能够应用于工业化生产BC的只有醋酸菌中的几个种,它们是木醋杆菌(Aceto—bacterxylinum),醋化醋杆菌(Acetobacteraceti),产醋醋杆菌(Acetobacteracotigenum)和巴氏醋杆菌ce—tobacterpastcurianum),其中合成纤维素能力目前最强的是木醋杆菌,在普通化学培养基中,不进行菌种筛选时,大多选用木醋杆菌,或者是木醋杆菌的突变菌株,几乎成为生产BC的模式菌株【】～61.2_2菌株筛选为了提高BC的产量,拓宽其应用范围,不少研究人员从天然发酵物中,如发酵的黄酒,食醋或腐烂水果等,进行纤维素产生菌的分离筛选,作为实验用出发菌株.刘四新等从变酸的黄酒中分离出一种菌株,初步确定为醋酸杆菌属,经显微镜,电镜观察及纤维素酶水解,知其主要成分为纤维素,可以用于纳塔(BC的一种,主要用于食品工业中的配料与辅料)生产,并能在静置培养的发酵培养基表面形成凝胶膜I2】.齐香君等从水果样品中分离到一株能产凝胶膜的菌株QAX0219#,并进行了产物的定性和发酵工艺的研究,初步确定了碳源,乙醇,接种量和培养方式等对该菌合成纤维素的影响.施庆珊,冯劲等从红茶菌中分离筛选出一种纤维素生产细菌Axy一1, 并通过显微观察和培养特征研究,结合分子鉴定确定该菌株为葡糖酸醋酸杆菌[31.马霞,贾士儒等从长膜的醋醅中分离出一株高产BC的醋酸菌M12,经过对该菌株的形态,生理生化特征和(G+C)mo1%含量分析,初步鉴定该菌株为木醋杆菌81.3BC发酵工艺研究3.1发酵原料目前,传统上是以椰子水为原料生产BC,并已实现工业化,主要用于食品工业,又称纳塔,但由于只有产椰子的地区才能生产,其生产受到季节和地域的限制,生产成本也比较高.因此,增加纳塔生产原料来源,打破纳塔生产的地域限制,扩大纳塔生产规模,提高纳塔质量,降低纳塔生产成本,成为纳塔工业长足发展的迫切要求.研究人员在利用普通化学培养基进行一系列BC发酵条件及影响因素研究的同时,也在寻求除椰子水外的其他更经济更丰富更天然的发酵培养基, 以提高BC的产量,推广细菌纤维素在工业领域的应用.Park和Khan等利用啤酒发酵废液(WBFB)进行BC生产的研究,发现相对普通化学培养基, WBFB能大大促进纤维素的产量ll91.Kurosumi以果汁为碳源,将菌株AcetobacterxylinumNBRC13693接种于可能产BC的果汁中,如桔汁,风梨汁,苹果汁和葡萄汁,发现分别添加氮源后,均有纤维素的产生,并且桔汁对BC产量有较大的促进作用,同时又分别以桔子的皮和压榨残渣为原料,证明桔皮和桔渣也具产纤维素的潜能.冯先桔,程绍南等利用自行分离的醋酸杆菌,以柑桔汁为主要原料,与化学成分确定的培养基按一定配比复配培养基,对发酵培养基中柑桔汁的比例和发酵条件作了初步的探讨, 这也是国内第一次以柑桔汁为原料生产BCt1.李静和朱平以木醋杆菌为实验菌种,对西瓜汁合成纤维素的发酵条件进行研究,得到了最佳培养条件[221.邵伟,李立勇等以浓缩猕猴桃汁为原料,经过醋酸菌发酵静置培养生产具有独特口味的猕猴桃纳塔,为猕猴桃的深加工提供了一个新思路】.韩向红,王明诚第47卷(蕙第161明)陆胜民等:细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展29 等分别以椰子,桔子,黄豆,菠萝及西瓜为原料,以纳塔生产菌株为出发菌株,在果汁,果皮汁,黄豆浸汁等及其与椰汁水的混合液等培养基中进行生产纳塔的试验,比较了不同培养基生产纤维素的能力,并且试验了椰子水与各种原料按一定比例组成的混合培养基对纤维素产量的影响,并得出了合适的配比[241.张海悦,张宁以玉米浆氮源进行BC的发酵研究,通过优化,确定了最优发酵液的配方I.3.2培养条件和培养方式目前大规模应用BC的障碍主要是其产量低,成本高,价格不敌普通植物纤维素,所以研究经济可行的发酵工艺,提高产率和产量,降低其生产成本是目前研究的重点.国际上一直在寻找合适的营养源及探索最佳的培养条件和方式等,以确定菌株最适宜的生长环境.Kouda等以木醋杆菌为研究菌株,系统研究了乙醇浓度,碳源的种类,pH,静止与搅拌培养方式等因素对BC合成速度和产量的影响,提出添加量为10g,l的乙醇,在果糖为碳源的连续培养中,能极大促进纤维素的产生,而且乙醇是作为一种能量物质,参与ATP的合成,随后又对培养器械做了改进,较深入分析了培养条件对BC合成的影响机理[26-29】.Park和Khan等利用啤酒发酵废液(WBFB)和普通化学培养基,探索了补料分批培养方法和不同培养基对BC产量的影响,发现分批补料培养要比单纯的静止或搅拌培养更能提高纤维素的产量,同时发现WBFB相对普通化学培养基来说,在同一培养条件下,对纤维素的产量有2—3倍的提高l191.Song和Kim 等以AcetobacterxylinumKJ1为试验用菌株,利用廉价的糖化废弃物(SVW)和经改良后具有高传氧率的生物反应器来探讨果胶的加入量和生物反应器的搅拌速率对BC产量的影响,结果表明:在SFM为原料的培养基中加人0.4%的果胶和反应器的搅拌线速为0.93cm/min时,能有效提高BC的产量[3ol.贾士儒,马霞等在参考国外研究成果的基础上,设计实验方案,在验证以往结果的同时又对纤维素合成机理和培养基优化等做了进一步探讨,为以后有关BC膜的研究奠定了基础地.邓毛成和黄廷冠对BC的深层与浅层偶联静态发酵作了研究,确定了偶联时的最适条件,如湿菌体浓度,pH和装液高度等对发酵周期和产物产量的影响,为深层与浅层偶联静态发酵工艺在高纤椰果纳塔产业方面的应用提供借鉴[341.3.3改进生物反应器现已验证,BC产生菌(如醋酸菌属),能在静止,振动和搅拌培养条件下生产纤维素,并且静止条件下,在发酵培养基的气液相接触部位形成膜状的纤维素,而在搅拌条件下,形成的BC呈絮状或球状,菌体生长较快.目前,对纤维素产生菌的发酵培养基成分的研究已有大量报道,证实纤维素产生菌大多为好氧性革兰氏阴性,发酵过程中的通气量对纤维素产量有很大的影响,因此设计一种既有利于通气,又能提高BC产量的装置是必不可少的.TKouda等研究了通气搅拌培养条件下生物反应器的搅拌桨叶的类型和搅拌速度,设计出既能很好地将发酵原料混匀又可提高氧传递率的生物反应器,大大缩短了生产周期[261,又以此发酵装置探讨在连续培养条件下,在以果糖为碳源的培养基中乳酸,乙醇,pH等因素对纤维素产量的影响.Sakairi等设计了一种滚筒式的装置,能在发酵过程中,直接连续获得BC膜,并且提高了培养基的利用率,有效避免了培养基的浪费[361.4BC的应用BC作为一种新型的生物材料,具有独特的优良性质,广泛应用于造纸,机械,医药,食品等领域.在造纸工业中,BC湿膜经机械匀浆处理后添加到纸浆中,可以较大程度地提高纸页的抗张指数,耐折度, 耐破指数及撕裂指数等物理特性,可有效解决废纸回收再利用后纸纤维强度下降的问题【3.在机械领域,BC经碱和氧化剂及热压处理后,杨氏模量可达30Gpa,比有机合成纤维的强度高4倍,可用于制造具有高传播速度和高内耗的声音振动膜.在医药领域,BC作为人造皮肤和生物敷料,因其在潮湿情况下,具有高机械强度,对气体和液体具有高渗透性, 有利于皮肤组织生长和限制感染,用于治疗皮肤损伤,褥疮,溃疡等,在巴西已实行商业化生产【4删.有关BC的应用性研究,每年都有大量的专利申请,其应用几乎涉及每一工业领域,下面主要对其在食品工业中的应用作一下介绍.应用于食品工业中的BC称为纳塔,传统上是以椰子汁或菠萝汁为主要原料,经由醋酸杆菌似ce tobacter)进行生物培养,发酵后制成的,又称"椰果", 被誉为"白色金矿".纳塔是一种高纤维素,低脂肪,低热量的食品辅料,色泽乳白,口感脆滑细嫩,富有弹性与韧性,咀嚼性好,具有优异的呈味性,良好的热稳定性和抗冻性,耐酸,耐碱,耐光,同时还具有防30食品与发酵,/z1.技2011年第1期止便秘,清肠毒,降低胆固醇,减肥和防癌的功能.由于其高持水性,能与产物醋酸,醇脂,乳酸和多糖等混合物形成独特的风味.纳塔作为一种重要的食品添加剂,可以应用于罐头类食品,什锦果粒饮料,果冻,珍珠奶茶等乳制品,冰淇淋冷饮,烘焙食品,火腿肠等肉制品等的配料,是一种新型的天然健康食品配料,也是一种理想的膳食纤维素来源.Guzman等研究干燥后的椰果可用作清凉果汁饮料,香蕉酱等食品的功能性改良剂和酿酒等的商业稳定剂.国内一些食品生产厂家将椰果与花生,果冻粉,酸奶等一起进行加工,生产出椰果花生饮料,椰果酸奶等食品,深受消费者欢迎『45.薛璐,杨谦等使用木醋杆菌,利用大豆乳清发酵得到BC,并将其作为稳定剂, 应用到冰淇淋的加工中,证实它对冰淇淋的口感和呈味都有很大提高1481.邵伟,黎姝华探讨了以绿茶, 白糖为原料,通过微生物发酵生产富含BC的绿茶饮料,并得出三种原料的最佳配比.随着食品工业的日益发展,BC将会在传统工艺应用的基础上得到更深入的开发.5展望目前对BC及其作为食用产品纳塔的合成与应用研究仍在进行,由于发酵得率较低,成本较高,仅局限于某些高附加值产品的制造,或是仅限于在单一原料产地生产开发,因此,将发酵工程结合基因工程,筛选高产菌株,选择天然经济又丰富的发酵培养基,设计适合的发酵条件和合理的生物反应器,已逐步成为BC研究的新趋势.参考文献:【1】贾士儒.第二届全国发酵工程学术讨论会论文集[C】. 1998.153.【2】刘四新,方仲根.纳塔产生菌的分离和发酵特性研【Jj.食品与发酵工业,1999,25(6):37—4O.【3】施庆珊,冯劲.一株产细菌纤维素菌株的分离和初步鉴定lJ1.发酵科技通讯,2009,38(2):11-14.[4】BrownA.Onanaceticfermentwhichformscellulose[J].J. chem.Soe.,1886,49:432-439.【5】ZaarK.Visualizationofporescorrelatedwithcellulose productionintheenvelopoftheGram—NegativeBacterium AcetobacterXylinnum[J】_CellBiology,1979,80:773—777.[6】赫常明,罗郧.细菌纤维素一一种新型的生物材料IJ1.纤维素科学与技术,2002,lO(2):56—61.[7】Y oshinagaF,TononchiN,WatanabeK.Bacterialcellulose productionbyaerationandagitationcultureanditsappli—cationasanewindustrialmaterial【J1.Biosci.Biochem,1997,61(2):219—224.[8】ZaarK.ThebiogenesisofcellulosebyAcetobacterxylinum [J].Cytobiologie,1977,16:1-15.【9】卞玉荣,余晓斌,全文海.细菌纤维素的性质与结构研究[J]. 纤维素科学与技术,2001,l(9):17—20.[10】马霞,王瑞明,贾士儒,等.细菌纤维素在食品工业中的应用『JJ.食品研究与开发,2002,5(23):11-12.【l1】SaxenaM,KudlickaK,OkudaK,eta1.Characterization ofgenesinthecellulose—synthesizingoperon(aesoperon) ofAcetobacterxylinum.:Implicationsforcelluloseerys—tallization[J].Baeteriol,t994,176:5732—5735.[12]马承铸,顾真荣.细菌纤维素生物理化特性和商业用途【JJ.上海农业,2001,14(4):93—98.【13】张纪忠主编.微生物分类学[MI.上海:复旦大学出版社, 1990.[14】余晓斌,卞玉荣,全文海.细菌纤维素高产菌的选育【J】.纤维素科学与技术,1999,4(7):63—66.【15】TonouchiN,TsuchdaT,Y oshinagaF,eta1.Characteriza—tionofthebiosyntheticpathwayofcellulosefromglucose andfructoseinAcetobacterXylinum.Biosci.Biotech.Biochem,1996,60(8):1377—1379.【16】Ke.jiT,MitsuoT,JisukeH.SynthesisofAcetobacter Xylinumbacterialcellulosecompositeanditsmethod. strengandbiodegradability【31.Mzkuzai,t995,4t(1): 749—757.【17】齐香君,苟金霞.细菌纤维素合成菌株的分离与生产工艺研究【JJ.纤维素科学与技术,2004,21(1):27—32.【18】马霞,王瑞明,贾士儒,等.细菌纤维素生产菌株的分离和菌种初步鉴定【J1.工业微生物,2005,35(3):23—26.『191KhanT,ParkJ,eta1.Prouctionofbacterialcellulosein staticconditionsbyasimplefed——batchcultivationstrate..gy[J].Chem.Eng.,2009,26(6):1689—1692.f201KurosumiA,SasakiC,eta1.Utilizationofvariousfruit iuicesascarbonsourceforproductionofbacterialcellu—losebyAcetobacterxylinumNBRCl3693fJ1.Carbohy. dratePolymers,2009,76:333—335.[21】冯先桔,陈友清,程绍南,等.柑桔纳塔发酵条件的初步探讨fJ1.浙江柑桔,2002,19(3):34-35.[221李静,朱平.利用西瓜汁合成细菌纤维素的研究【J1.生物技术通报,20o8,2:158-162.【23]邵伟,李立勇,李王平,等一猕猴桃纳塔的研制[J].农牧产品开发,200o,2:9—10.[24】韩向红,王明诚,黄循吟,等.不同培养基对纳塔形成影响的研究探讨【J].海南师范学院,2005,1(18):71-75.[25]张海悦,张宁.细菌纤维素生物合成的研究【J】.中国酿造,2008.19:24-26.【26】Kouda,T.,Y ano,H.,andY oshinaga,F.:Effectofagitator configurationontheproductivityofbacterialcelluloseproduction.J.Ferment.Bioeng.,83,371-376(1997).[27]Kouda,T.,Naritomi,T.,Y ano,H.,andY oshinaga,F.:Ef- feetsofoxygenandcarbondioxidepressuresonbaeteri—alcelluloseproductionbyAcetobacterinaeratedandagi.第47卷(蕙第161明)陆胜民等:细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展3l tatedculture.J.Ferment.Bioeng.,84,124-127(1997).Kouda,T.,Naritomi,T.,Y ano,H.,andY oshinaga,F.:Ef- fectofEthanolonBacterialCelluloseProductionfrom FructoseinContinousCulture.J.Ferment.Bioeng.,85,598—602(1998).Kouda,T.,Nafitomi,T.,Y ano,H.,andY oshinaga,F.:Ef- ctofLactateonBacterialCelluloseProductionfrom FructoseinContinousCulture.J.Ferment.Bioeng.,85,89—95(1998).S.J.Kim,M.J.Kim,H.J.Song,andHongxianLi,F.:Pilot—scale prodouctionofbacterialcellulosebyasphericaltype bubbleeolumllbioreactorusingsaccharifiedfoodwastes.J.Chem.Eng.,26(1),141—146(2009).马霞,王瑞明,贾士儒,等.发酵生产细菌纤维素菌株的特点IJ1.四JII食品与发酵,2004,41(124)20—22.马霞,王瑞明,贾士儒,等.非碳水化合物对木醋杆菌合成细菌纤维素影响规律的初探[J1.中国酿造,2003,(4):15- 17.马霞,王瑞明,关凤梅,等.细菌纤维素生物合成的酶系统及其调控体系【J1.食品研究与开发,2005,26(5):75-77. 邓毛成,黄廷冠.高纤椰果深层与浅层偶联静态发酵工艺的研究『J】.食品科技,2007,11:69—72.周伶俐,孙东平,吴清抗,等.不同培养方式对细菌纤维素产量和结构性质的影响【JJ.微生物,2007,5(47):914—917.SakairiN,AsanoH,OgawaM,eta1.Amethodfordirect harvestofbacterialcellulosefilamentsduringcontinuous cultivationofAcetobacterxylinum[J].CarbohydratePoly? mers,1998,35:233-237.修慧娟,李金宝,王志杰.新型生物造纸材料一细菌纤维素行业动态[38】[39]【4o】『41】{42I【43】【44】【45】[46】[47][48][49】『J].纸和造纸,2004,5:71-72.刘正伟,孙丽红,修慧娟.细菌纤维素用于改善纸页强度的研究IJJ.造纸科学与技术,2007,5(26):27—30.屈维均主编.纸浆造纸实验【M】北京:中国轻工业出版社, 1995.V andammeJ,BaetsS,eta1.Improvedproductionofeel—luloseanditsapplicationpotential[J].Polymdegrad—a—tionandStability,1998,59(1):93-99.JonasR.FarahIF.Productionandapplicationofmicro—bialcellulose【J】.PolymerDegradationandStability, 1998,59(1):101—106.CzaW,KrystynowiczA,BieleckiS,eta1.Microbialcel—lulose—thenaturalpowertohealwounds[Jj.Biomaterials, 2006.27(2):145—151.马霞,陈世文,王瑞明,等.纳米材料细菌纤维素对大鼠皮肤创伤的促愈作用[J1.中国临床康复,2006,37(1o):45-47. GeyerU,MarschS,SchmacederHP,eta1.Formation, derivationandapplicationofbacterialcellulose【Jj_Inter—nationalJournalofBiologyMacromolecules,1994,16:343-347.陈中,杨晓泉,吴永辉,等.椰果酸奶的研究fJ1.食品科学, 2005,2(26):270—272.袁亚宏,高振鹏,蔡福带,等.蜜椰果生产工艺研究lJ】.实用技术,2003,5(29):105—107.薛璐,杨谦,李晓东.细菌纤维素在低脂肉肠中的应用【JJ_ 食品科学,2005,3(26):272—273.薛璐,杨谦,李晓东.大豆乳清细菌纤维素在冰淇淋中的应用『J1.食品与发酵工业,2004,30(6):122-123.邵伟,黎妹华,等.细菌纤维素绿茶发酵饮料工艺研究[J1. 三峡大学,2002,24(4):360—362.InlJll举行"彭州放心菜"农药集中配送安全保障体系建设启动仪式2011年1月4日,四川省农业厅,成都市农委,彭州市人民政府在彭州市漾阳镇成功举行四川I"彭州放心菜"农药集中配送安全保障体系建设启动仪式,来自全省6个市的农业(农牧)局,成都市农委分管副局长(副主任),农产品质量监管机构负责人,执法支队队长,植保站站长;l6个县(市,区)农业局局长,农产品质量监管机构负责人,执法大队队长,植保站站长及省厅有关处(站)负责人共计120人参加了会议,牟锦毅副厅长,成都市农委苏卫副主任及彭州市的领导到会并讲话,彭州市委副书记,代市长杜浒宣布正式启动"彭州放心菜" 农药集中配送安全保障体系建设.牟锦毅副厅长到会做了重要讲话,强调在彭州开展农药集中配送安全保障体系建设,是我省探索农药市场监管新模式,从源头上确保农产品质量安全的重要举措.本着"政府引导,市场运作,连锁经营,集中配送,统防统治"的原则,实现农业投入品的追溯可控;要求各级农业行政主管部门加强对农药的监管力度,积极开展试点工作,要切实加强领导,落实部门责任,严格按照方案的要求很抓落实,确保试点成功;要加强宣传工作,充分利用各种媒介宣传,支持这项工作的开展;同时鼓励有条件的县(区)把集中配送连锁经营和备案管理相结合实施.四川力争用三年时间在蔬菜优势产区全面推广. 踟¨￡=Lppn_pppp。
基于生物发酵技术的纤维素生产研究
基于生物发酵技术的纤维素生产研究随着环保意识的不断提高，越来越多的人开始意识到纤维素在生活中的重要性。
作为世界上最丰富的可再生资源之一，纤维素在制造纸张、纺织品、乳胶漆和木材等领域都扮演着重要的角色。
然而，传统的纤维素生产方法往往会造成一定程度的环境污染。
基于生物发酵技术的纤维素生产研究正逐渐走进人们的视野。
一、纤维素的生产方法传统的纤维素生产方法主要采用纤维素苗作为原材料。
经过脱木质素和去除其它杂质的处理后，纤维素苗就可以作为纤维素的原始材料。
生产过程中往往需要消耗大量的水和能源，并产生大量的废水废气和固体废弃物问题，对环境造成了一定的影响。
二、基于生物发酵技术的纤维素生产研究近年来，基于生物发酵技术的纤维素生产研究受到了广泛关注。
这种新兴的生产方法主要通过利用微生物代谢作用来合成纤维素。
它不仅可以减少能源和资源的消耗，还具有环境友好、成本低廉等优点。
目前，该技术已经在纤维素酶和纤维素乳酸醇生产等领域得到了广泛应用。
三、生物发酵技术的纤维素生产原理生物发酵技术是通过将特定的微生物代谢产生的产物，如乳酸、酒精、乙酸和丙酸等产物，制造成相应的目标产物的一种技术。
而利用微生物来生产纤维素的过程，实质上就是将微生物代谢出的产物，例如葡萄糖分子转化为纤维素聚合体，从而实现纤维素的生产过程。
研究表明，革兰氏阳性菌单胞杆菌已经被证明是能够生产纤维素的微生物。
四、优点和瓶颈从目前的研究来看，基于生物发酵技术的纤维素生产有很多优点，例如：(1) 该技术能够减少传统纤维素生产中大量的水和能源的消耗。
(2) 在该技术的生产过程中，很少产生废气废水等环境问题。
(3) 纤维素生产的过程具有很高的成本效益，并可在短时间内完成大量纤维素的生产。
不过，由于该技术在工程实践中存在一些问题，导致其商业应用还有一定的瓶颈。
例如：(1) 生物发酵技术中的微生物对于某些环境适宜性还有待提高。
(2) 该技术的界面层等问题需要进一步研究和解决。
(完整版)纤维素乙醇发酵--全
诱变育种实例
• 樊梓鸾对热带假丝酵母2.402进行紫外诱变，通过初筛、复筛， 获得一株耐酸耐乙醇的酵母菌株UV2。在pH3.5和10％乙醇的培 养基中，表现出良好的发酵性能。在此条件下进行乙醇发酵试 验，乙醇转化率可达0.329g/g底物，同时诱变菌株与出发菌株相 比，乙醇转化率提高了28.57%。连续传代10次发酵性能无明显 变化，表明菌株具有一定的遗传稳定性。
第三，秸秆等纤维素类农业废弃物大量存在，比如中国每年 农业生产大约产生7亿吨秸秆，供给非常充足。
我国纤维素乙醇产业化发展现状
• 河南天冠集团2006年6月26日，河南天冠集团建成投产 了我国首条秸秆乙醇中试生产线，标志着我国在生物 质能源利用领域已跻身世界行列。目前，在河南天冠 集团，一条年产300t乙醇的中试生产线已建成投产， 6t麦秸可变成1t乙醇。
机械粉碎法
化学法
酸法 碱法 有机溶剂法
蒸汽爆破法
SO2爆破法 CO2爆破法
氨纤维爆破法
纤维素酶的生产和纤维素水解技术研究
纤维素酶高产菌种的筛选和诱变育种
• 目前，用于生产纤维素酶的微生物大多属于真菌。研究得较多 的有木霉属、曲霉属、青霉属等。其中木霉、青霉产生的纤维 素酶活力往往最高，酶组分最全。因而应用也最广泛。曲霉和 根霉产生的主要是内切型纤维素酶，多用于纺织和造纸等纤维 的表面加工。
种新酶，配制成新的复合酶制剂，提高了酶系的降解能力，结 合NREL预处理技术的进步，使玉米秸产乙醇用酶的成本降至原 来的1／30，从2001年的每加仑5美元到2005年的每加仑10—18美 分。通过技术进步，杰能科的酶成本也降至原成本的1／30。美 国能源部认为酶处理成本已不再是产业化的主要障碍。
纤维素酶的研究进展2014
纤维素酶的结构
两个具有独立活性的结构 域: 具有催化功能的结构 域(Catalytic domain, CD), 具有结合纤维素功能的结 构域(Cellulose binding domain, CBD), 两者之间 由一段高度糖基化的linker 相连。整个分子呈楔形. 催化活 性中心
纤维 素酶
抑制导管脱落
改善成纸性能
医药
虽然目前纤维素酶用于植物药效成分提 取的研究尚不多见,但得出的结果比较一致, 即酶解预处理能明显提高植物药有效成分的 提取率。
中药破壁 提取
金银花绿 原酸 提高26%
三七总皂 甙 提高24%
银杏叶中 提取黄酮 提高56%
纺织工业
利用纤维素酶 对纤维素纤维织物 进行生物处理,即酶 降解整理,可使纺织 物的硬度适当下降 的同时,使织物表面 变得光滑，织物获 得蓬松,手感厚实柔 软,增大了纤维素的 无定型区。
作物的秸秆 (1.5×1012T/年 )，大
部分以焚烧的形式被处理掉，造成 大量资源的浪费和环境污染。
可利用资源
纤维素
纤维素(Cellulose)：是由D-吡喃型葡萄糖基经 β-1,4 糖苷键联结而成的直链多糖直链状大分子纤 维素折迭起来，形成具有高结晶的基本构成单位， 由这种基本构成单位集中起来构成微小的结构单位， 再由很多的微小单位构成纤维素。 纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主要组分之 一,占植物秸秆干质量的40%～50%。
造纸
废纸脱墨
1.纤维素酶法废纸脱墨
处理硫酸盐浆
降低能耗，减轻环境污染，脱墨 效率高于化学脱墨。 2.纤维素酶法处理改善纸浆性能 改善纸浆磨浆性能和滤水性能。 3.纤维素酶法处理改善纤维成纸性 能 提高成纸抗张系数。 4.纤维素酶能抑制导管的脱落 改善纸浆性能 脱落的导管微粒影响成纸性能。 5.纤维素酶法预处理硫酸盐浆 降低纸浆卡伯值。
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编号：103001054048本科毕业论文题目：纤维素降解的研究进展学院：生命科学学院专业：生物技术年级：2010级姓名：邹千稳指导教师：黄凤兰（教授）完成日期：2014年 5月28日目录封面............................................................................... .. (1)目录............................................................................... .. (2)中文摘要及关键词 (3)英文摘要及关键词 (4)引言................................................................................ (5)1 纤维质材料的预处理 (7)1.1纤维素的结构及物理性质 (7)1.2运用物理方法对生物质材料进行预处理 (8)1.3运用化学方法对生物质材料进行处预理 (8)2 利用产纤维素酶的真菌对预处理后的材料进行混合发酵 (10)2.1纤维素酶的种类与理化特性 (10)2.2纤维素酶的生产与获得 (12)2.3选用菌种的组合 (13)2.4混合发酵的条件 (13)结束语................................................................................ (16)参考文献................................................................................ (17)发表论文................................................................................ (21)致谢 (22)摘要纤维素具有经过生物发酵转化为乙醇的巨大潜力，各国科学家都为此作了不少的工作，使得纤维素的生物降解工作取得了一定的进展，本文针对目前研究人员在生物质材料的预处理和纤维素混合发酵方面所做的工作，简要阐述纤维素降解的研究进展。
关键词：纤维素；预处理；发酵；生物降解AbstractCellulose has tremendous potential to be biological fermented into ethanol, so Scientists who come from all over the world have made a lot of work for it,. At the same times，because researchers have made a lot of work for which each link, biodegradation of cellulose has obtained certain achievements, this article is in view of the present researchers about cellulose material pretreatment stage and fermentation stage have done a brief in this paper.Key words: Cellulose; Pretreatment; Fermentation; Biodegradable引言改革开放以来，我国在各个领域都取得了不小的成就，但是各种各样的问题也逐渐体现出来，能源短缺和环境污染问题尤为突出，各种化石能源的短缺严重影响着我国的经济发展，同时由于化石燃料燃烧所带来的污染问题也威胁着每一个人的健康，怎样才能有效地解决这两个问题，成为了各国科学家密切关注的问题。
纤维素类物质是自然界中含量最多，同时也是获取成本最低的一类可再生资源。
据不完全统计，全世界的所有植物体每年可以合成将近1500亿t的干物质,这其中绝大部分都是纤维素和半纤维素[1～3]。
这么大数量的纤维素类物质如何处理，如何运用对人类来说既是一种挑战，也是一种潜在的财富。
从目前的情况来看，每年自然界中的各种植物通过光合作用将太阳能最终转化为稳定的化学能，这其中绝大部分的化学能都是以纤维素和半纤维素以及木质素的形式存在，可直接被人类高效利用的化学能只占其中很少的一部分。
在广大的发展中国家，由于经济有限，为了获取低廉的能源，农民往往采用直接焚烧的方法低效率地来获取蕴藏其中的化学能。
这样一来，大量的能源就被浪费了，同时产生大量有害气体，引发雾霾天气和温室效应，严重威胁人类健康和整个地球的生存环境。
如果能够采用一定的手段将天然的纤维素转化为可以利用的糖类，在进一步利用各种各样的方法将其转化为乙醇和气体燃料，毫无疑问这将对解决当前能源短缺的问题具有重大意义，同时对于目前的环境问题，比如温室效应和雾霾问题的解决将会得到非常有效地解决方案。
鉴于此，许多科研人员投入了大量的时间和精力试图去解决这个问题。
在一般情况下，纤维素在自然界中不太容易降解，即便是降解，也只是在特定的环境下，比如非洲的热带雨林中。
在这种温暖潮湿且富含某些能分解纤维素内细菌的情况下，纤维素的降解才能有所加快。
很显然，自然条件下纤维素的分解速度，以及分解产物还不能满足人类的需求，为了加快纤维素的分解，以及在人为的控制下使纤维素的分解能够满足人类的需求，科研人员想了很多的办法。
首先，从原材料入手，科研人员对实验对所得到的原始材料进行了一定的预处理，然后寻找到纤维素酶在何种生化条件下催化效率最高，最后还考虑了纤维素酶的回收利用问题，通过一定的方法将用过的纤维素酶回收再利用。
通过这一系列的措施，在一定程度上提高了纤维素的发酵效率。
但是，目前的情况依然离期望的还有一定差距。
这其中最主要的因素就是纤维素酶，寻找到廉价、高效、化学敏感性低的新一代纤维素酶这将是下一个阶段研究的重点。
1 纤维质材料的预处理1.1纤维素的结构及物理性质根据Ｘ-射线影像技术可以发现纤维素由结晶区和无定形交替排列而成。
结晶区和无定形区的形成是由于纤维素大分子之间形成氢键的多少、强弱的不同造成的。
结晶区分子排列紧密，且具有一定规律，可以看到清楚的Ｘ-射线衍射图谱；但是无定形区域的分子则相对比较松散，而且排列几乎没有规律，同时也看不到清楚的Ｘ-射线衍射图谱。
由于纤维素分子的内部链接方式是一个葡萄糖羟基上的氢与相邻葡萄糖羟基上的氧之间结合形成氢键，大量的葡萄糖分子以这种方式连接在一起，使得纤维素分子在常温下比较稳定。
通常情况下，纤维素一般难溶于水，同时也难溶于有机类的溶剂，例如丙酮、酒精、苯等。
复杂的高分子纤维素最终水解得到的单糖产物是葡萄糖，在纤维素分子内部，葡萄糖分子之间相互以1，4键结合，所形成的糖苷键是β式。
最终水解之后得到的产物是β-Ｄ葡萄糖，这种葡萄糖可以用于下一阶段的微生物发酵生产乙醇。
由于最初在大自然中得到的生物质材料除了含有大量的纤维素之外，还含有难以降解的木质素和半纤维素，杂聚多糖半纤维素和难以降解的木质素紧紧地包裹在纤维素的外表，使得纤维素酶难以接触到纤维素将其进行催化分解。
因此，如果要对生物质材料中的纤维素发酵，首先必须对其进行预处理，降解半纤维素，去除木质素，同时还要改变纤维素的晶体结构，使其变得松散容易被降解，见图１。
图１生物质材料预处理前后的效果图Picture1 the pretreatment of biomass material rendering1.2运用物理方法对生物质材料进行预处理首先将收集到的富含纤维素的生物材料洗净。
然后使用大型工业研碎设备将生物材料粉碎，接着再用纯水在高温高压的条件下对生物材料进行特殊的处理。
大致流程见图２：图２物理方法对生物质材料预处理流程Picture2 The flow chart of of Physical methods biomass material 在高压的情况下，可以使纯水的温度达到将近200℃，这时水的pH值由一般情况下的7下降到5，同时在这种高温、高压、低pH环境的情况下，水分子将会进入到预处理材料的内部，一旦水分子进去将会加快纤维素的水解。
由于在此情况下，水的pH值只有5，会电离出大量的H﹢，使得原材料里含有的半纤维素溶解，并且大部分的木质素也会被溶解，然后用水对处理材料进行清洗，最后剩下可以用于微生物发酵的纤维素。
很显然，用纯水来处理原始材料还有一个非常好的优点，那就是不用其他的化学物质参与，避免了引入其他影响微生物发酵的物质。
但是这种处理方法也有缺点，那就是用水冲洗过程中将会降低最后的总糖产率[4]，同时水解率虽然有所提高，但是结果仍然不太理想。
1.3 运用化学方法对生物质材料进行预处理1.3.1使用稀NaOH对生物质材料进行预处理一般的情况下，使用低浓度的NaOH来对材料进行预处理，可以使得材料中含有的木质素更好地脱离，这将对后续工作带来便利。
但是使用NaOH也会产生一些问题，由于NaOH的存在会影响后续的微生物发酵，所以必须对NaOH进行回收或者是中和以及洗涤，然而这一系列工作下来将会大大提升材料预处理的成本，因此，此方法还有待进一步提升。
1.3.2 使用氨对生物质材料进行预处理随着研究的深入，关于氨对材料进行的预处理研究方面，科研人员取得了十足的研究成果。
研究人员发现，用氨来对含纤维素的材料进行预处理，一方面可以大大地加快纤维素的降解，另一方面氨气还便于回收再次利用[5]。
若是采用液氨来对生物质材料进行浸泡，即在较低的温度（20℃～55℃）下，用一定浓度的液氨对生物质材料进行浸泡，虽然使用液氨对生物质材料进行浸泡并不能保证将绝大部分的半纤维素去除掉，但是却可以在一定程度上促进纤维素酶对纤维素的降解。
由于纤维素酶中含有一定量的半纤维素酶，在合适的条件下，通过进一步的发酵就可以生成含有木糖和葡萄糖的混合液，最终使用适当的酵母发酵生成酒精。
1.3.3使用Ca(OH)2对生物质材料进行预处理按照Ca(OH)2:H2O:生物质材料为1:50:10的比例混合之后进行堆积处理，这个方法所需要的条件要求较低，一般情况只要温度高于30℃即可，而且可以在露天的情况下即可，不需要什么复杂高端昂贵的容器，也不需要另外加入其他的化学物质，比较其他方法来讲，此法经济实惠而且安全度较高，但是用这种方法消化生物素物质的效率太低，只能除去大约30%的木质素，如果用来处理那些含木质素较低的生物质材料还是比较理想的办法[6]。
1.3.4使用稀酸对生物质材料进行预处理目前的情况来看，利用稀酸来预处理生物质材料科研人员研究的比较细致。