1.项目名称:农林废弃物生物精炼技术及应用
1、项目名称：农林废弃物生物精炼技术及应用
2、完成单位：山东龙力生物科技股份有限公司，山东大学，北京工商大学，北京林业大学
3、项目简介：
以农林废弃物为原料，采用分级提取与高效预处理相结合，攻克了木质纤维素原料三大组分分级提取、高值转化的综合利用难题，在制备半纤维素、木质素高值化产品的同时，解决了纤维素高效预处理工艺，搭建了秸秆（玉米芯）以功能糖、能源、材料化学品为导向的生物精炼平台。本项目的主要创新点：耦合了半纤维素、木质素提纯与纤维素酶解预处理工艺，利用生物/化学催化转化的方法将半纤维素转化为低聚木糖、木糖、木糖醇，并开发了系列衍生产品和新应用领域；通过功能性酵母发酵结合模拟移动床技术，实现了高纯度低聚木糖、阿拉伯糖联产。以丝状真菌蛋白质合成、调控代谢网络和合成生物学理论为指导，利用基因工程技术改造了秸秆降解酶菌株，优化了降解酶系；通过高通量筛选策略，获得了高效工业生产菌株。结合预处理工艺突破了木质素高效利用的难题，对其提纯、改性、深加工，使其转化为高值产品，纯度高达94%以上，可作为染料分散剂、橡胶改性剂等功能性填充材料，也可作为化学品替代50%的苯酚制备低成本环保胶粘剂。
在整个炼制过程，通过关键技术开发、设备升级改造、工艺技术优化，形成了纤维质农林废弃物生产大宗发酵产品和生物基化学品的经济性工艺包，攻克了规模化生产中预处理技术、酶制剂关键技术、高浓糖化技术，解决了长期缺乏先进综合利用的技术难题，建成了具有经济竞争力的产业链---年处理秸秆（玉米芯）20万吨的工业化生产线，是国内首家玉米芯组分规模化分级利用企业。4、对行业技术促进作用
该项目新技术的实施意义重要且深远：本项目以“功能性配料（功能糖、糖醇等）、功能食品及保健品、新能源、新材料”为产品多元化的生物炼制模式可以创造巨大的经济效益。另一方面可以在全国推广应用，仅利用秸秆年产量的1%，就可生产数百万吨燃料乙醇，数十万吨低聚木糖、木糖和木质素相关产品，可创造近万人的就业岗位，新增过100亿的销售收入，减少碳排放约650万吨，同时使农民增收约30亿元，同时可带动整个农林废弃物生物资源的高效利用，有助于缓解秸秆焚烧问题、三农问题，对于就业压力的缓解也具有积极意义。同时，新技术为秸秆类生物质生物炼制技术提供了很好的示范，在技术推广过程中，可以进一步完善相关技术，把原料扩大到其它纤维质材料（如各种其它秸秆和专门的能源作物），扩大产品的种类和用途（如丁醇、丁二酸、丁二醇、乳酸、油脂等），逐步形成能部分替代石化产业的生物质炼制巨型产业，通过发展循环经济，真正实现人类社会的可持续发展。5、完成单位创新推广贡献
在本项目的开发研究中山东大学在秸秆降解酶生产微生物的基因工程改造及反馈调控发酵技术的改进、清洁连续预处理技术与酶水解发酵技术的高效耦合、木糖废渣生产纤维乙醇等技术中作出创新性贡献。利用基因工程技术改造了秸秆降解酶生产微生物菌株，通过高通量筛选策略，获得降解酶的高效工业生产菌株；在预处理过程中采用不同于现有常规方法的湿磨法，以此提高了秸秆的转化率。创新方法的提出与应用为本项目中生物炼制技术的发展奠定了科学的发展基础，为项目的顺利运行作出一定贡献。
6、申报等级
中国轻工业联合会科学技术奖技术进步一等奖。
7、曾获科技奖励情况
获奖时间2010年
奖项名称
山东省技术发明奖（木糖
（附件废渣生产纤维乙醇）
37）
奖励等
级一等
主要获奖人曲音波、程少博、肖林、朱明田、阎金龙程少博、肖林、赵海涛、覃树林
授奖部门（单位）山东省人民政府山东省企业技术创新促进会山东省企业技术创新促进会山东省企业技术创新促进会德州市人民政府
2009年
2011年
2014年
2015年
山东省技术创新优秀成果奖（玉米芯酶解残渣中木质素提取的中试）山东省技术创新优秀成果奖（高压瞬时汽爆技术在低聚木糖、木质素、纤维乙醇联产中的应用中试研
究）（附件38）
山东省企业技术创新优秀新产品（超高纯度低聚木糖与阿拉伯糖、木糖联产的制备工艺研究）
德州市科学技术奖（超高纯度低聚木糖与阿拉伯糖、一等
三等
肖林、阎金龙、覃树
林、陈小刚
一等
程少博、肖林、覃树林、陈小刚、王吉垒程少博、肖林、覃树林、陈小刚
二等
8、主要知识产权证明目录
知识产权类别
发明专利
项目名称
一种植物木质纤维素的综合利用
工艺一种功能性木质素的清洁生产方
法
一种高纯度低聚木糖并联产阿拉伯糖和木糖的生物制备方法一种女性通便养颜用低聚木糖玫
瑰豆浆粉一种促进水解木质纤维素的方法
国（区）别
中国中国
申请号授权号授权日期证书编号权利人
山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东大学山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东大学山东龙力生物科技股份
发明人
程少博、肖林、陈小刚、覃树林、张茜、赵海涛程少博、肖林、陈小刚、张茜、覃树林、程贤甦程少博、孙宝国、肖林、李秀婷、覃树林、陈小刚、李
莹
程少博、李秀婷、
等方诩、穆子铭、夏蕊蕊、肖林、王明钰、程少博、覃树林、孙宝剑、李娜、刘阳夏蕊蕊、肖林、刘淑丽、王慧聪、程
培云
方诩、穆子铭、夏蕊蕊,王明钰、李玲、肖林、程
[1**********]4.7ZL[1**********]4.72013年1279778
发明专利[1**********]33
中国
[1**********]2.6
中国
[1**********]6.8
中国
ZL[**************]13年1298083
发明专利发明专利
ZL[1**********]2.62014年[1**********]204
ZL[1**********]6.82014年2015年
1602837
发明专利
[1**********]3.2ZL[1**********]3.2
实用新型
一种木质纤维原料酶解反应器一种利用还原剂解除中水对酶解木质纤维素抑制
中国
[1**********]6.1
中国
[1**********]2.4
ZL[1**********]2.4ZL[1**********]6.1
2014年3995612
2014年1577263
发明专利
4
5
6
发明专利
发明专利
发明专利
发明专利
一种添加合生元的中老年奶粉及其制备方法一种添加合生元的婴幼儿奶粉及其制备方法一种功能性低聚木糖醇的制备方
法
一种功能性啤酒饮料及其制作方
法
中国
[1**********]7.3
中国
[1**********]8.8
中国
[1**********]7.5
中国
[1**********]3.9
ZL[1**********]3.9ZL[1**********]7.5ZL[1**********]8.8ZL[1**********]7.3
2012年897109
2011年822329
2011年767758
2013年1311233
山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司山东龙力生物科技股份有限公司
程少博、肖林、李
绍文程少博、肖林、
李绍文程少博、刘峰、肖林、张小爱、徐
东生
肖林、覃树林、
张小爱
7
9、主要完成人情况表
姓名
排名
技术职称
工作单位
完成单位
对项目的技术创造性贡献
孙宝国
1
教授
方诩2教授
肖林
3
高级工程师
曲音波
4教授
本项目功能糖与功能食品开发技术负责人，开发了酶法生产功能糖技术，提出秸秆生物炼制理念，在整个项目产业化实施过程中负责项目总体研究方案的制定，开发了以“低聚木北京工商大
北京工商大学
学糖、木糖、阿拉伯糖、木糖醇、低聚半乳糖”等功能性糖为
核心的益生元系列产品，引领益生元与人类健康的保健功能食品发展方向，为本项目经济价值实现奠定了良好的基础。项目技术主要参与者和策划者，设计了秸秆生物炼制的新思路，发明了基因工程改进秸秆降解酶系和提高酶制剂产量的技术，参与了整个项目产业化实施过程和项目总体研究方案
山东大学山东大学
的制定，实现菌株的选育、改造、酶制备和发酵工艺中关键技术的解决，并组织对试验生产进行指导，对项目的产业化做出了创造性贡献。
本项目产业化技术负责人，投入工作量约占总工作量的80%主要负责集成和优化秸秆（玉米芯）生物精炼工艺产业化实山东龙力生
山东龙力生物科
施，工艺条件优化，统筹管理，实现调试、生产及进一步优物科技股份
技股份有限公司
有限公司化，最终形成以生物、化学、食品、农学多学科交叉的生物
炼制平台。
本项目中木糖废渣制备纤维乙醇技术的开发负责人，对高效纤维素酶工业菌株的选育技术、深层液体发酵技术等进行了
山东大学山东大学深入研究，并在产业化得以应用；耦合高效预处理与酶解技
术、木糖生产过程废液利用与高效丙酮丁醇生产菌株筛选工艺，形成以酶解液、木糖母液为原料的丙酮、丁醇发酵生产
8
技术。
在本项目中对酶解木质素的提取与应用做出研究并指导产业化应用，通过生化催化耦合化学催化转化工艺，实现了高品
北京林业大
北京林业大学质酶解木质素的制备，对木质素进行了一系列物理与化学结
学
构的表征，根据研究成果，实现了高纯度木质素、改性酶解木质素胶黏剂产业化应用，生物炼制产业化负责人，提出并实施多产品耦合能量系统优化及工艺水循环利用，负责产业化能耗、经济性评估，决策
山东龙力生
山东龙力生物科功能糖产业终端产品发展方向；在清洁连续预处理技术与酶
物科技股份
技股份有限公司水解发酵技术的高效耦合技术研究、利用木质素组分生产高
有限公司
品质高分子材料木质素及其系列衍生品技术等方面做出了突出贡献。
在本项目中植物木质纤维素的综合利用领域做出技术研究，
山东龙力生在产业化过程中对能量循环利用、废水处理及先进设备选型
山东龙力生物科
物科技股份方面做出突出贡献。实现了低聚木糖、木糖和阿拉伯糖联产
技股份有限公司
有限公司工艺的小试、中试及产业化应用，并在纤维乙醇预处理、糖
化同步发酵等工艺优化中，对反应器进行了设计优化。
在本项目中对清洁连续预处理与酶水解发酵的高效耦合技术
山东龙力生
山东龙力生物科领域做出了贡献，利用新型预处理技术耦合新型酶解反应装
物科技股份
技股份有限公司置和降解酶系，部分消除了酶水解过程中的抑制因素，采用
有限公司
基因工程构建酵母，形成了高浓物料预水解同步发酵工艺。在本项目中进行了功能糖与功能食品开发技术的研究，在低
北京工商大
北京工商大学聚木糖并联产阿拉伯糖和木糖产业化过程中提供技术指导，
学
开发了低聚木糖系列豆浆粉等。
北京林业大
在本项目中对酶解木质素的提取与应用研究做出贡献，北京林业大学
学
孙润仓
5教授
程少博
6高级工程师
覃树林
7中级工程师
夏蕊蕊
8高级工程师
李秀婷袁同琦
9教授
10副教授
9
通过基因工程手段调节降解酶系组分、耦合化学催化转化工艺，实现了高品质酶解木质素的高效制备。将具有较高羟基含量的木质素经过适当改性后，与特定原料进行反应制备高附加值产品——木质素胶黏剂，实现产业化应用，拓展了木质素的应用领域。
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