摘要:发展生物能源是减轻经济和社会发展对不可再生矿物质能源依赖程度，实现CO2减排的有效措施。本期专刊包括综述报告和研究论文两部分，涉及燃料乙醇、生物柴油、生物燃气、生物氢能、微生物燃料电池和微生物电解池等主要生物能源产品和系统，比较全面地分析其基础研究、关键技术开发和产业发展现状，讨论了存在的问题和挑战，展望了发展的前景。

摘要:分析了中国的农作物秸秆资源量，对实现秸秆资源化具有重要意义。首先明确了秸秆的概念，即收获作物主产品之后所有大田剩余的副产物及主产品初加工过程产生的副产物，根据不同产出环节将秸秆分为田间秸秆和加工副产物。其次，阐述了秸秆评估的计算方法，给出了各种作物秸秆计算方法。第三，总结了近10年发表文献和作者近期研究对1991年以来中国秸秆资源量评估结果，对1991?1999年中国作物田间秸秆资源量评估的值多数为6.0~6.8亿t，对加工副产物资源量未见报道；对2000?2007年田间秸秆产量的评估的值多数为5.9~7.3亿t，作物加工副产物量为0.9~1.1亿t。第四，分析了对中国秸秆资源量评估值差异的原因等问题，包括以往研究作物秸秆的概念不明确，草谷比取值差异大而不符合当前作物生产现状，以及对于农作物产量的统计指标和产量构成认识不清楚等。第五，报道了作者以最近5年测定的各省作物收获指数，采用完全统计方法评估了2006?2007年中国作物秸秆量及其在8个地区的分布，结果表明秸秆资源总量为7.4亿t，包括6.5亿t田间秸秆和0.9亿t作物加工副产物。

摘要:利用纤维素酶将预处理后的秸秆降解成可发酵性单糖，然后发酵生产所需的液体燃料及化工产品的技术，对于我国解决能源、环境、人口就业等难题有着巨大的积极影响。在木质纤维素生物降解转化工艺中，减少纤维素酶用量及提高酶解效率是降低木质纤维素降解成本的关键。纤维素酶系和木质纤维素酶水解技术的改进需要深入了解纤维素酶系统的组成及其协同作用、纤维素酶的结构与功能以及纤维素酶的生产技术。将就以上几个方面的研究进展进行讨论，并深入探讨了纤维素酶糖化能力的评价方法。

摘要:木质纤维素乙醇的统合生物加工过程 (Consolidated bioprocessing，CBP) 是将纤维素酶和半纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合或部分组合，通过一种微生物完成。统合生物加工过程有利于降低生物转化过程的成本，越来越受到研究者的普遍关注。酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae是传统的乙醇发酵菌株。介绍了影响外源基因在酿酒酵母中表达水平的因素，纤维素酶和半纤维素酶在酿酒酵母中表达研究进展及利用酿酒酵母统合加工纤维素乙醇的策略。

摘要:基于生物质资源生产环境友好的生物燃料，对经济和社会的可持续发展具有重要意义，但其生产成本高的问题十分突出，而高效生产菌株的获得是解决这一问题的根本出路。以下综述了利用系统生物学研究所获得的信息进行菌种改造的过程，重点论述了生产菌株胁迫耐受性方面的研究进展，并讨论了系统生物学、合成生物学和代谢工程技术在改造生物燃料生产菌株中的应用，展望了合成生物学在构建高效生物能源生产菌株方面应用的前景。

摘要:本文介绍了我国木薯原料生产燃料乙醇的最新进展，并对我国的木薯资源分布作了分析，特别强调了木薯资源占全国总产量的65％以上的广西壮族自治区在我国发展木薯原料燃料乙醇过程中所起的重要作用，在此基础上对我国发展木薯原料燃料乙醇所遇到的困难和挑战进行了分析，并根据国内外的科技进展对如何克服这些困难提出了几个可能的解决方案。

摘要:介绍了国内外生物柴油的发展现状，探讨了我国发展生物柴油的原料来源途径，包括木本油料植物、转基因油料作物、废弃油脂、微生物油脂和微藻油脂等，综述了制备生物柴油的化学法、酶法、超临界法等生产技术及其进展，概括了当前生物柴油主要的品质问题与改性对策，分析了生物柴油副产物的高值化利用策略，指出了我国生物柴油产业化面临的原料、技术和生物炼制方面的主要问题。

摘要:介绍了北京化工大学近年来酶法合成生物柴油工业化研究的结果。主要内容包括以下几个方面：高产脂肪酶菌株的选育、脂肪酶发酵工艺优化及放大、脂肪酶固定化方法、酶反应器放大、生物柴油分离精制及副产物甘油综合利用。该脂肪酶假丝酵母Candida sp. 99-125在5 m3罐发酵活力不低于8 000 IU/mL，然后将该脂肪酶吸附固定在织物膜上并进行表面改性，用于搅拌罐式反应器生产每吨甲酯的需酶量仅为4.2 kg，产品经分离精制调质后，其各项指标完全符合德国生物柴油生产标准。副产物甘油可用于1,3-丙二醇发酵，30 L发酵罐中1,3-丙二醇的产量可达到76.1 g/L。

摘要:随着石油资源的日益减少及实现低碳经济的迫切需要，微藻能源已成为世界各国重点研究与发展的战略方向。微藻能源关系国家能源重大战略储备，因此我国迫切需要自主开发微藻能源产业化技术。文中分析了我国发展微藻能源的优势，及目前微藻能源产业化中存在的瓶颈和亟待解决的问题，既包括基础科学研究内容，也包括产业化进程中亟需攻克的关键技术问题。在此基础上，提出微藻能源的发展思路和策略，指出了其产业化中的主要环节的技术发展方向，展望了产业化进程。

摘要:丁醇是大宗基础化工原料，并有望成为新一代生物燃料。利用可再生原料通过微生物发酵生产丁醇受到人们的很大关注。然而，与石油原料制造丁醇相比，目前生物丁醇的制造成本偏高。生物丁醇制造技术按重要性排序：在廉价原料替代、低丁醇浓度及存在丙酮、乙醇低值副产物3个方面有改进空间。上海生物丁醇协作组设定了由易到难的技术路线图：通过代谢工程提高丁醇比例；在丁醇高耐受菌株中导入和优化丁醇合成途径；去除葡萄糖阻遏效应使之可利用复杂原料。协作组相信，通过与国内外广泛的产学研合作，应可在不远的将来开发出有经济竞争力并可持续发展的生物丁醇生产工艺。

摘要:生物燃气俗称沼气，是微生物群体在厌氧条件下协同发酵可降解有机废弃物的产物，传统能源供应的萎缩和增加可再生能源在能源消费中份额的需求使沼气的重要性越来越突出。经过不断研究与工程实践，已经开发出了不同的发酵工艺处理生活垃圾和工农业生产废弃物等有机质生产生物燃气，其中全混式中温发酵占主导地位，欧洲的技术处于领先水平，特别是德国的沼气发电、热电联产。本文结合作者多年沼气研究积累的经验，综述了沼气技术的最新进展，包括厌氧发酵菌群、消化反应器结构和发酵工艺，沼气生产和应用等，指出了今后发展的重点和方向。

摘要:氢能是一种清洁能源，利用木质纤维素类生物质生产氢气，在生产可再生绿色能源的同时，避免了木质纤维素资源未被充分利用而造成的环境污染和资源浪费，它的开发与应用对人类未来能源与经济发展具有十分重要意义。以下综述了木质纤维素生物转化产氢技术的研究现状，提出了木质纤维素生物转化产氢的总体构想与对产业发展方向的建议。

摘要:作为一种新概念的废物处理与能源化技术，微生物燃料电池研究在过去10年里取得了长足的进步和技术突破。本文在简要介绍微生物燃料电池研究现状基础上，系统综述了该技术及与其他技术耦合在生物质能利用方面的最新研究进展，重点分析了其中存在的问题，并展望了该技术在生物质能转化和利用方面的研究前景。

摘要:木质纤维素原料生物转化生产纤维乙醇需要使用大量的水和蒸汽，从而使过程能耗和废水排放显著增加，大幅度增加了加工成本。最大限度地降低水和蒸汽用量对过程节能和废水减排并对最终成本控制极为重要。对极限低水用量约束条件下木质纤维素生物转化关键路径进行了实验研究和计算分析，确定了极低水和蒸汽用量的新型预处理技术，实现高效率预处理过程的废水零排放；采用独特的生物脱毒技术，用从自然界筛选的煤油霉菌Amorphotheca resinae ZN1对预处理原料中的抑制物进行了快速生物脱毒；对极限高固体含量下高粘度多相流物系在复杂抑制物胁迫下的酶水解与发酵行为以及放大准则进行了研究；建立了基于Aspen plus平台上的生物质加工物性数据库和严格热力学意义上的全过程流程模拟数学模型，实现了对过程的局部和全局设计与调优。这一综合技术在生物炼制微型工厂中进行了测试，并在纤维素乙醇工业示范装置中得到了应用。该研究结果将为构建具有工业实用价值的节能和清洁化木质纤维素生物转化技术提供依据。

摘要:通过限制性培养条件和连续继代培养，筛选获得了一组具有高效稳定降解纤维素能力的复合菌群H。该菌群在传代30代以上仍能保持各项性状稳定，其工作pH为6~9，3 d可以完全降解置于100 mL PCS缓冲液培养基中的滤纸，发酵液中能够检出1.54 g/L乙醇。通过16S rDNA扩增和DGGE的方法，对菌群在不同阶段的微生物组成进行了研究，确定了琥珀酸嗜热梭菌Clostridium thermo succinogene、产气荚膜梭菌Clostridium straminisolvens和紫色板蓝根梭菌Clostridium isatidis等多种可直接实现纤维素到乙醇转化的菌株。菌群通过菌种之间的协同作用，共同维持了体系的稳定及降解能力的稳定。明确菌系的组成，对于进一步研究菌群降解机理、优化菌群和提高乙醇产率意义重大。

摘要:介绍了利用高产能源作物甜高粱生产燃料乙醇的先进固态发酵 (ASSF) 技术，从甜高粱茎秆保存、菌种、反应器，到固体发酵过程的数学模拟和工程放大进行了系统研究。筛选出高效产乙醇的菌种CGMCC1949，固体发酵时间低于30 h，乙醇收率高于92％；优选出贮存甜高粱茎秆的有效方法，通过抑菌处理，厌氧贮存200 d 糖分损失小于5％；对固态发酵过程进行了数学模拟，设计并优化了固体发酵设备，成功进行了工程放大试验，并且基于ASPEN软件对该技术进行了技术经济评价，结果表明ASSF法生产甜高粱乙醇在技术、工程和经济上均具有充分的可行性和明显优势。

摘要:为了探讨在甘蔗产区种植甜高粱填充甘蔗压榨期，利用现有压榨设备生产燃料乙醇的可行性，2008年选用15个早、中、晚熟甜高粱品种在广西柳州进行了分期播种试验，从3月到9月，共播种7次，研究不同播期对茎秆产量、籽粒产量、茎秆糖锤度、叶片产量等的影响。研究表明，3~8月播种，所有参试品种均能正常生长，9月底播种，所有品种均不能正常成熟。茎秆鲜产最高的品种是Sart和PT3-S，平均单季茎秆产量分别为79.28 t/ hm2和78.58 t/ hm2，双季茎秆鲜产分别为157.95 t/hm2和155.25 t/hm2。从6月底开始，早熟品种开始成熟，之后，不同品种陆续成熟，一直到12月底，均有品种可以收获。年度双季乙醇产量最高产量可达9.14 t/hm2。此外，还估算了木质纤维素产量，讨论了甘蔗区发展甜高粱填充甘蔗空榨期生产燃料乙醇的可行性以及甜高粱综合利用的潜力。

摘要:菊芋含有大量的菊粉多糖，且种植简单、产量高，是极具开发价值的替代玉米等粮食作物生产燃料乙醇的原料。文中研究了鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇。鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179具有高效分泌菊粉酶的能力，摇瓶试验显示Y179酵母能够利用完全由菊芋原料配制而成的培养基良好生长并发酵产生乙醇。通气及温度对乙醇产量影响明显，相对厌氧环境对Y179酵母发酵产乙醇具有促进作用，30℃发酵温度相对37℃和42℃更有利于乙醇产量提高。种子液培养时间及接种量对乙醇产量影响较小。在5 L发酵罐中以10％ (V/V)量接入预培养36 h的Y179种子液，发酵液完全由菊芋干粉配制而成，总糖含量22％ (W/V)，30℃不通气，300 r/min搅拌，发酵144 h时，乙醇浓度达到12.3％ (V/V)，糖醇转化效率86.9％，糖利用率大于93.6％。初步研究结果显示鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179在利用菊芋原料生产乙醇方面具有良好应用前景。

摘要:对丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum L7发酵菊芋汁酸水解液生产丁醇进行了初步研究。实验结果表明，以该水解液为底物生产丁醇，不需要添加氮源和生长因子。当水解液初始糖浓度为48.36 g/L时，其发酵性能与以果糖为碳源的对照组基本相同，发酵终点丁醇浓度为8.67 g/L，丁醇、丙酮和乙醇的比例为0.58∶0.36∶0.06，但与以葡萄糖为碳源的对照组相比，发酵时间明显延长，表明该菌株葡萄糖转运能力强于果糖。当水解液初始糖浓度提高到62.87 g/L时，发酵终点残糖浓度从3.09 g/L增加到3.26 g/L，但丁醇浓度却提高到11.21 g/L，丁醇、丙酮和乙醇的比例相应为0.64∶0.29∶0.05，表明适量糖过剩有助于C. acetobutylicum L7胞内代谢从丙酮合成向丁醇合成途径调节；继续提高水解液初始糖浓度，发酵终点残糖浓度迅速升高，丁醇生产的技术经济指标受到明显影响。

摘要:为缩短发酵时间，减少原料消耗，采用细胞增殖和油脂积累分离的两阶段模式，培养圆红冬孢酵母Rhodosporidium toruloides AS 2.1389生产微生物油脂。结果表明，细胞增殖阶段获得的R. toruloides AS 2.1389细胞，重悬接种在葡萄糖溶液中，可快速积累油脂，菌体油脂含量超过自身干重的55％。增殖阶段细胞的菌龄越高，产油能力越强。油脂积累阶段使用高浓度葡萄糖溶液或未灭菌的葡萄糖溶液，油脂合成可以有效进行。油脂中脂肪酸成分以含16和18个碳原子的长链脂肪酸为主，可作为制备生物柴油的新型原料。

摘要:亚心形四爿藻Tetraselmis subcordiformis是一种具有高产氢能力的海洋绿藻，在厌氧环境中经暗诱导调控，可进行一定时间的连续产氢。氢酶是亚心形四爿藻进行光合产氢的关键酶，本文研究了在厌氧环境中连二亚硫酸钠、β-巯基乙醇和丙三醇等试剂对氢酶的稳定性影响，考察了硫酸铵分级沉淀对氢酶的纯化效果及回收情况。结果表明，连二亚硫酸钠和丙三醇均能对氢酶起到较好的保护作用。60％~70％饱和度硫酸铵沉淀出的蛋白样品比酶活较高，且所含其他蛋白较少，可用于氢酶的进一步纯化。

摘要:为了进一步从高温油藏中发掘新的微生物种质资源，采用 Hungate 厌氧操作技术从大港油田油井采出水中分离出一株嗜热自养产甲烷杆菌DL-7。生理生化结果显示菌株DL-7只能够利用H2/CO2生长，不利用甲酸、甲醇、三甲胺、乙酸和二级醇类；最适生长温度60℃；最适盐浓度0.8 g/L；最适pH为7.0~7.5；只有在添加酵母粉的培养基中才可以较好生长。16S rRNA序列比对结果显示菌株DL-7与标准株M. marburgensis DSM 2133T(X15364) 的16S rRNA基因序列相似性为99.7％。

摘要:提高生物能源生产菌株对各种胁迫因素的耐受性对于提高生产过程的经济性和高效生产生物能源具有重要的意义。对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制的研究，可揭示影响其耐受性的关键基因，并通过代谢工程操作定向提高酵母菌的乙醇耐受性，从而提高燃料乙醇的生产效率。海藻糖对酵母菌在多种环境胁迫下的细胞活性具有保护作用，但其对乙醇耐性分子机制的研究还不够深入。克隆了自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiae flo的海藻糖-6-磷酸合成酶基因TPS1的启动子区域，利用pYES2.0载体骨架，构建了PTPS1启动绿色荧光蛋白EGFP标记基因的报告载体，并转化酿酒酵母ATCC4126。对酵母转化子在含有7％和10％乙醇的生长培养基中的EGFP的表达情况进行相对荧光定量分析，发现PTPS1活性在7％乙醇存在下受到强烈诱导。EGFP表达量对高温和高糖胁迫无明显差别，显示了TPS1启动子对乙醇浓度的特异响应。研究结果表明，絮凝酵母海藻糖的合成是对乙醇胁迫的保护性反应。

摘要:旨在研究废糟液直接全循环对絮凝酵母乙醇发酵、糖酵解关键酶以及细胞组成的影响。在一有效容积1.5 L的搅拌式生物反应器中，使用葡萄糖为220 g/L，添加8 g/L酵母粉和6 g/L蛋白胨的培养基，以0.04 h?1的稀释率进行自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵。每隔3天将收集到的发酵液集中精馏处理，得到的废糟液用于配制发酵培养基。装置运行近20 d，实验结果表明，随着废液循环批次的增加，系统乙醇和生物量浓度明显降低，糖酵解途径3个关键限速酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶不同程度受到抑制。为了应对废糟液中高沸点副产物积累导致的环境胁迫，维持细胞正常代谢，甘油和菌体胞内蛋白生物合成加强，碳水化合物积累减弱。这些研究结果对进一步研究高沸点副产物积累对酵母细胞乙醇发酵影响的机理和菌种的代谢工程改造，具有重要意义。