本报讯 近日，南京工业大学食品与轻工学院江凌研究员所在研究团队研究的γ-戊内酯协同[Mmim]DMP预处理玉米芯及其全组分利用发酵产丁酸论文发表在美国化学会期刊农林科学SCI一区Top杂志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上，并被选为杂志补充封面论文，江凌研究员为通讯作者，第一作者为硕士研究生郑文秀。
我国农业资源丰富，许多研究人员越来越关注农业废弃物的利用，以生产生物燃料及高附加值化学品。木质纤维素生物质是一种理想的原料，可再生且在世界各地大量供应。其中，玉米芯是一种实用的木质纤维素生物质原料，具有低木质素和高碳水化合物含量的优点，已被我国生物炼制工业开发和利用，用于制备木糖、木寡糖和生物发酵产物，如木糖醇、乙醇、丁二醇和糠醛等。木质纤维素材料的预处理是促进碳水化合物的天然屏障——木质素降解破坏的必要条件。纤维素的高结晶度和木质素的存在将使酶难以进入生物质内部并导致低产率的可发酵糖，因此需要通过预处理破坏木质纤维素的抗性结构，实现三大组分的分离。此次研究以γ-戊内酯联合1，3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐（[Mmim] DMP）为溶剂，在一定温度下对玉米芯进行预处理，并以此为底物，纤维素酶进行酶水解，得到可发酵糖，主要成分为葡萄糖、木糖，在预处理过程中提取出的木质素也是一种资源，为了将其利用，用酸进行沉淀。考虑到酪丁酸梭菌是一种可以同时利用葡萄糖、木糖为碳源生产丁酸的优势菌株，将其利用木质素、海藻酸钠、碳酸钙成分进行包埋形成微球，以发酵生产丁酸，从而实现玉米芯全组分的综合利用。此思路呈现了玉米芯的全组分利用发酵产丁酸的工艺，且[Mmim]DMP与γ-戊内酯的联合使用大大提高了预处理效果，增强了玉米芯的酶解效率，获得了高产率的可发酵糖，酪丁酸梭菌经过大孔海藻酸钙—木质素微球的包埋，与游离细胞相比丁酸产量也得到了提升。
整个工艺流程反映了农业废弃资源玉米芯的充分利用，为废弃资源的重新配置和综合利用提供了一个全新的思路。
