无酶再水解提升小麦秸秆纤维素水解得率及胞内产物发酵效率

《Biomass and Bioenergy》：Enzyme-free re-hydrolysis of wheat straw residues upgrades the overall cellulose hydrolysis yield and intracellular products fermentations

本研究提出了一种创新的无酶再水解策略，通过循环利用吸附于小麦秸秆残渣的纤维素酶，在不额外添加酶制剂条件下实现了约50%残留纤维素的水解。该闭环工艺将再水解液作为过程水回用，使总葡萄糖得率提升至85.3±1.4%，并显著提高微生物油脂（microbial lipid）和单细胞蛋白（SCP）等胞内产物的发酵效率，为木质纤维素生物炼制提供了低耗高效的SHF（separated saccharification and fermentation）优化方案。

　　

研究亮点

小麦秸秆高固含量酶解导致葡萄糖得率下降

当酶解在15%（w/w）和20%（w/w）固含量下进行时，48小时葡萄糖得率分别达到96.2±1.6%和86.3±1.6%（图1c），而总糖（葡萄糖和木糖）浓度随固含量增加呈上升趋势，但得率显著降低。在30%（w/w）高固含量下，葡萄糖得率降至77.3±1.4%，表明高固含量对纤维素酶活性产生明显抑制。

结论

无酶再水解策略成功将约50%（w/w）残留纤维素转化为葡萄糖。再水解液上清回用于新一轮酶解后，总糖浓度和葡萄糖得率较常规工艺分别提升9.8%和8.0%。经生物解毒发酵后，微生物油脂和单细胞蛋白产量分别增加17.6%和21.0%，证实该闭环设计在提升水解效率与产物合成方面的双重优势。