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农业资源综合利用技术攻关组


作者:ae2011  来源: 日期:2016/09/08 16:35:10 人气: 

农业资源综合利用技术攻关组科研成果

设计并完成了世界上首套低成本在线分离半纤维素的湿热法秸秆预处理工艺和设备,获得了低聚木糖、纤维素酶和纤维乙醇的联产关键技术,解决了秸秆沼气产气率低等问题,实现了农产品的深加工,为区域环境保护和现代食品工业提供了重要的技术支持

中心“生物质资源综合利用技术研究”协同攻关组以环洪泽湖区域秸秆、农产品等生物质资源为研究对象,开展秸秆多联产、沼气工程化及农产品深加工等研究,实现农业生物质资源的高值化利用。

针对秸秆多联产出现的秸秆预处理效果差、纤维素酶使用成本高、工艺复杂、产业化推进难等问题,攻关组首先设计并完成了世界上首套低成本在线分离半纤维素的湿热法秸秆预处理工艺和设备(ZL201310014166.4、ZL201210054634.6),解决了传统蒸汽法对木质纤维素预处理过“生”导致后续需酶量较大、纤维素水解难、转化率低,过“熟”导致半纤维素水解成木糖,进而降解成糠醛,影响半纤维素的有效利用率,抑制发酵等问题;通过诱变育种技术,获得了高产纤维素酶菌株,并对其进行了基因改造,进一步通过多菌联合培养技术,获得了优化组合的纤维素酶,酶活达500 IFPU/g,处于国际先进水平(ZL201210391781.2、ZL201310014065.7、ZL201210449827.1、ZL201310014080.1、ZL201210043493.8);通过发酵工艺优化,解决了高浓度、高粘度预处理秸秆带来的传热、传质等问题,实现了纤维素酶和纤维质乙醇的低成本生产;通过装备技术改进,实现了低聚木糖的联产,提高了秸秆有效利用度(达82%以上),该技术处于国际先进水平(ZL201210449813.X、ZL201310014119.X)。现已投入近1.5亿元,建立了年产2000吨纤维质乙醇、1000吨低聚木糖和260吨纤维素酶联产生产线,预计在2016年10月试生产。

针对秸秆沼气产气率低、产气不稳定等问题,攻关组通过筛选获得不同温型甲烷菌,经过基因改造“制作”了一种兼有两种甲烷菌优点的“合成甲烷菌”,并阐明了甲基辅酶M还原酶激化机制;基于沼气发酵特点,创新性设计出秸秆沼气(半)二步发酵模式,使沼气池产气率比传统沼气池高5%-10%;成功研制出沼气池挤压式加料车、便携式多指标沼气检测仪等专用秸秆沼气设备,有效解决了传统秸秆 “发酵难”问题,使农村户用秸秆沼气池初始产气时间提前4-8天,产气量提高40%以上,且产气均衡。近三年来,在淮安周边区域完成大型沼气工程8个,建成秸秆综合利用示范村40余个,为秸秆沼气的应用与推广做出了重要贡献。

针对农产品及加工废弃物深加工程度弱、资源利用程度低问题,攻关组以麸皮、荷叶、牛蒡等农产品及加工废弃物为对象,发现了“淮麦33麸皮”阿拉伯木聚糖激活巨噬细胞的TLR4/NF-kB途径、莲蓬提取物美白功效的细胞机制、荷叶碱激活Caspase 3的细胞凋亡机制等,通过食品加工及调配原理,研制出荷茶、多糖等系列产品,并实现了“全”资源利用,为淮安“4+2”的“食品工业”发展提供了重要支持。

攻关组通过上述研究,新增获批了省部级以上科技项目23项(其中国家自然科学基金6项),发表SCI论文27篇,部分研究成果发表在本领域的Top期刊,包括Applied Catalysis B: Environmental(2015,IF 8.328)、Chemical Engineering Journal(2015,IF 5.310)、Bioresource Technology(2015,IF 4.917)、Industrial Crops and Products(2014,IF 2.837)、Food Function(2014,IF 2.686)等,并获得授权发明专利16项,新申请发明专利25项;研制的“高效多功能纤维素酶”获得了江苏省高新技术产品认定证书;秸秆纤维素酶、秸秆乙醇与低聚木糖联产技术2014年获“第二届中国农业科技创新创业大赛”全国初创组三等奖;参与制定了中华人民共和国农业行业标准——户用沼气池运行维护规范(NY/T 2451-2013),2015年“农村沼气技术及装备创新集成与持续推广”获得江苏省农业丰收奖二等奖。

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