《Process Safety and Environmental Protection》：BIOBUTANOL PRODUCTION FROM SPENT COFFEE GROUNDS: OPTIMIZATION OF HYDROLYSIS AND FERMENTATION
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安娜·I·帕尼亚瓜-加西亚（Ana I. Paniagua-García）、赫尔松·加里塔-坎布罗内罗（Jerson Garita-Cambronero）、西尔维娅·冈萨雷斯-罗霍（Silvia González-Rojo）、雷贝卡·迪埃斯-安托利内斯（Rebeca Díez-A
安娜·I·帕尼亚瓜-加西亚（Ana I. Paniagua-García）、赫尔松·加里塔-坎布罗内罗（Jerson Garita-Cambronero）、西尔维娅·冈萨雷斯-罗霍（Silvia González-Rojo）、雷贝卡·迪埃斯-安托利内斯（Rebeca Díez-Antolínez）
卡斯蒂利亚-莱昂农业技术研究所（Agricultural Technological Institute of Castilla y León）生物燃料与生物产品中心，西班牙莱昂省比利亚雷霍-德奥尔比戈（Villarejo de órbigo），邮编E-24358
摘要
本研究评估了废弃咖啡渣（Spent Coffee Grounds, SCG）作为生物丁醇生产原料的潜力。为了最大化从废弃咖啡渣中回收糖分，优化了稀硫酸预处理工艺；在最佳条件下进行酶水解后，总糖回收率达到了91.05%。研究人员评估了8种梭菌（Clostridium）菌株对咖啡渣水解产物的发酵能力，这些菌株事先已使用Dowex Optipore? SD2树脂进行脱毒处理，结果表明Clostridium saccharoperbutylacetolicum菌株是生产丁醇和ABE（丁醇乙酸乙酯）最有效的菌株。基于该菌株的研究结果，开发出了一种低营养需求的脱毒咖啡渣水解液，从而提高了生物丁醇生产的经济效益。进一步优化了低营养发酵培养基的发酵条件，在30°C下，添加2.5 g/L酵母提取物、0.5 g/L半胱氨酸和0.5 g/L K2HPO4后，经过120小时的发酵，可产出生物丁醇7.88 ± 0.14 g/L和ABE 11.85 ± 0.25 g/L。本研究展示了在高效菌株筛选策略的支持下，通过经济可行的发酵条件将废弃咖啡渣转化为生物丁醇的潜力，并开发出了低营养添加量的发酵培养基。
章节摘录
引言
固体废物的持续增加，包括工业废物、农业废物、生活废物、人类废物和动物废物，对环境构成了重大挑战，具有全球性影响。为应对这些问题，通过生物技术方法实现废物资源化已成为一种可持续的解决方案（Lee等人，2023年）。在农业食品残渣的情况下，由于其高碳水化合物含量，它们成为有前景的发酵底物
试剂与生物质描述
所有使用的化学品均为分析级。Cellic-CTec2酶（酶活性为129 FPU/mL）由诺维信公司（Novozymes，丹麦Bagsv?rd）提供。Dowex? Optipore? SD-2聚合物树脂由Supelco公司（美国宾夕法尼亚州Bellefonte）提供。
废弃咖啡渣（SCG）从西班牙帕伦西亚（Palencia）的当地咖啡店收集。该副产品经过45°C烘烤48小时（直至重量恒定），然后储存在密封容器中，直至使用。其成分
稀硫酸预处理工艺的优化
如2.1节所述，废弃咖啡渣的成分分析显示半纤维素含量较高（39.29 ± 1.46%），木质素含量为28.36 ± 0.68%，而纤维素含量较低（8.28 ± 0.26%）。在这种情况下，稀酸预处理可能是一种合适的处理方法，因为先前的研究表明这种预处理主要促进半纤维素的溶解，从而提高后续的酶水解效率
结论
本研究表明，废弃咖啡渣可以用于生产高产量的生物丁醇，从而减少其对环境的影响。通过优化稀硫酸预处理工艺并随后进行酶水解，获得了含糖量为46.97 ± 0.87 g/L的水解液（总糖回收率为91.05%）。使用Dowex Optipore? SD-2聚合物树脂对咖啡渣水解液进行脱毒处理被证明是有效的方法
安娜·I·帕尼亚瓜-加西亚（Ana I. Paniagua-García）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、软件使用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建。雷贝卡·迪埃斯-安托利内斯（Rebeca Díez-Antolínez）：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、项目监督、资源协调、方法设计、实验研究、资金申请、概念构建。赫尔松·加里塔-坎布罗内罗（Jerson Garita-Cambronero）：负责撰写、审稿与编辑、数据验证、软件使用、方法设计、实验研究、数据分析
