超高浓度培养基条件下酵母细胞生长及酒精生成的准稳态动力学研究

在1．5L搅拌式发酵罐中,使用葡萄糖质量浓度分别为120、200、280g／L的培养基进行酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae连续发酵生成酒精的动力学研究。研究发现,当培养基中葡萄糖浓度为200和280g／L时,发酵液中残糖浓度、酒精浓度以及菌体生物量从小幅度波动的准稳态发展到大幅度波动的振荡状态。提出了伴有周期性振荡现象准稳态过程的概念,并针对该过程,建立了兼有底物和产物抑制的酵母细胞生长和产物酒精生成动力学模型。     

生淀粉高浓度酒精发酵的研究

本研究利用国内常用的糖化酶制剂糖化生玉米面中的淀粉,同时接种酵母菌,在30℃下,探讨了玉米淀粉的高浓度酒精发酵工艺。选择到了一株产高浓度酒精酵母菌,H0菌株。发酵温度为30℃、pH4一s、加糖化酶量为每克原料300单位、酵母接种量3％(v／v)和原料加量为33．0％(w／v)时,这株酵母菌在70小时内可产生17．5％(v／v)的乙醇。如果原料加量为36．0％(w／v)时,该菌株在96小时内可以产生18．O％(v／v)的乙醇。在前一种加料情况下,成熟发酵醪中的pH为5、残还原糖为O．19％、残总糖为3．5“。在后一种加料情况下,成熟发酵醪中的pH为5、残还原糖为0．81％、残总糖为5．1％。     

反相高效液相色谱法对大鼠体内菲达司他的药代分析

建立反相高效液相色谱（RP—HPLC）测定大鼠血浆中菲达司他浓度的方法,在此基础上对菲达司他在大鼠体内的药代动力学进行初步研究。菲达司他的血浆样品利用乙酸乙酯提取法进行处理,色谱检测条件为用安捷伦Zorbax Eclipse XDB C18色谱柱,紫外检测波长200nm,流动相中v（水）：v（甲醇）为72．28,流速1mL／min,柱温30℃。建立的RP—HPLC法线性范围为0．8～400ug／mL（R=0．9997）。提取回收率大于95％,日内、日间精密度相对标准差（RSD）小于2％。本法简便、准确,适用于菲达司他药代动力学的研究;菲达司他在大鼠体内的药代动力学过程二室模型．     

固定化酵母细胞流化床反应器的 操作与嫩啤酒双乙酰水平

利用海藻酸钠固定化酿酒酵母细胞和流化床生物反应器进行介质循环发酵。反应器中固定化胶体最适体积分数(φ)为O．40(v／v)。在给定固定化胶体体积分数(φ=O．40),给定发酵温度(10℃)和循环比(n=5)的条件下,研究了循环流速对主发酵周期和对嫩啤酒双乙酰水平的影响。结果表明,发酵周期随流速的增加而减少,而双乙酰浓度则随流速的增加而提高。当停留时间τt=2．8h,发酵周期T(=nτ r)为14h,嫩啤酒中双乙酰浓度为0．5ppm。     

固定化酵母细胞流化床反应器的 操作与嫩啤酒双乙酰水平

利用海藻酸钠固定化酿酒酵母细胞和流化床生物反应器进行介质循环发酵。反应器中固定化胶体最适体积分数(φ)为O．40(v／v)。在给定固定化胶体体积分数(φ=O．40),给定发酵温度(10℃)和循环比(n=5)的条件下,研究了循环流速对主发酵周期和对嫩啤酒双乙酰水平的影响。结果表明,发酵周期随流速的增加而减少,而双乙酰浓度则随流速的增加而提高。当停留时间τt=2．8h,发酵周期T(=nτ r)为14h,嫩啤酒中双乙酰浓度为0．5ppm。     

固定化增殖酵母10m^3生物反应器连续生产酒精的研究

将经过驯化的酒精酵母,用海藻酸钙凝胶包埋法固定化,再用硫酸钴处理。在形成的凝胶中含有微量的甾醇和不饱和脂肪酸,以提高细胞的存活率。反应器系统由三个１０ｍ３稍加改造的普通发酵罐组成。用经过酸化处理的甜菜糖蜜为原料,采用逐步提高糖浓度的方法连续生产高浓度酒精,酒精含量为１０％（Ｖ／Ｖ）以上。发酵过程中通入微量无菌空气。酒精生产能力为５１．７５ｋｇ／ｍ３凝胶·ｈ－１,停留时间为１．８ｈ。反应器内形成的大量ＣＯ２通畅排出。反应器具有良好的操作稳定性。反应器容积生产强度为８．３ｋｇ／ｍ３·ｈ     

赖氨酸流加发酵最优控制的研究

在赖氨酸发酵动力学模型和庞特里金明小值原理的基础上,得出流加发酵的最优化底物流加方式。并进一步对流加发酵的全过程进行了分析,得出了在实际控制中较为可行的流加发酵全过程的总控制策略,实际控制表明在小型反应器中赖氨酸产生菌FB42的发酵水平为81．6g／l。、转化率为0．418％、生产强度为1．16g／h·L,和分批发酵相比分别提高了45．4％、9．7％和28．4％。     

固定化生长酵母连续生产酒精的研究

采用固定化生长细胞方法,以柱式生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精。酒精能力为39.45g/L凝胶/h,停留时间1.8小时。生物反应器具有良好的稳定性,连续工作50天,发酵醪酒精含量在8.5％(v/v)以上。系统研究了最适固定化条件,用L_(16)(4~5)正交试验确定了最佳发酵条件。     

串联填充管式反应系统中高浓度乙醇连续发酵

在一套由搅拌罐和管式反应器串联而成的组合式反应系统中,利用酿酒酵母进行连续发酵生产高浓度乙醇。后续管式反应器内通过装填聚氨酯颗粒和木块对酵母细胞进行吸附固定化,在乙醇抑制造成细胞活性大幅降低的情况下,通过大幅提高细胞浓度保证发酵效率,在稀释速率0.02h^-1和280g/L葡萄糖的条件下,系统的终点乙醇浓度为15.4 % (v/v)。研究表明在一定稀释速率之下,应该通过增加反应器的级数来降低稀释速率,以达到提高终点乙醇浓度,如简单地降低进料速率则可能增加整个系统所受的乙醇抑制,对提高终点乙醇浓度效果不显著。     

C．shehatae TZ8耐乙醇菌株的筛选及发酵性能研究

以C.shehataeTZ8为出发茵株,利用1％溶壁酶和1％蜗牛酶酶解1．5h,制备成C.shehataeTZ8原生质体,并对原生质体进行紫外诱变,以含不同浓度乙醇的木糖液体培养基培养进行初筛和复筛,获得一株遗传性能稳定、耐乙醇能力达5．5％（v／v）的蕾株C．shehataeTZ8-4,比初始菌株耐乙醇能力提高了2％。对突变株C．shehataeTZ8-4发酵性能的研究结果表明：C．shehataeTZ8-4发酵糖能力从80g/L（葡糖糖和木糖比为2：1）提高到120g／L,最大乙醇产量从27．41g／L提高到43．12g／L。     

杆菌JSM1601发酵产核酸的研究

确定了杆菌（Brevibacterium ammoniagenes）JMS1601发酵产核酸的最佳发酵培养基：葡萄糖12％,酵母浸膏1．5％,磷酸二氢钾0．3％。最佳摇瓶培养条件：温度32℃,摇床转速160r／min,接种量（v／v）5％,装液量100ml／500ml。     

海藻酸铝固定化酵母生产高浓度酒精的研究

以海藻酸铝凝胶代替海藻酸钙,可使固定化酵母使用寿命显著延长,其海藻酸铝凝胶耐磷酸盐能力比海藻酸钙凝胶提高六倍以上。用海藻酸铝固定化增殖酵母进行分批发酵酒精,成熟醪中酒精含量由３．５％－９．０％（Ｖ／Ｖ）提高到１１．０％（Ｖ／Ｖ）左右。在１．１Ｌ的两个多层生物反应器中,装入海藻酸铝固定化增殖酵母,采用逐步提高糖浓度方法,进行连续发酵,成熟醪接收器中酒精浓度平均为１０．３％（Ｖ／Ｖ）,总糖利用率为９２．４％。     

絮凝法固定粟酒裂殖酵母实现乙醇连续发酵过程的研究

本文利用了粟酒裂殖酵母的絮凝颗粒,依此作为固定化手段,在悬浮床生物反应器中,对淀粉糖化液进行了连续发酵的实验研究。对发酵过程中的酵母絮凝颗粒特性作了初步考察。三个月以上的不间断运转,证明该反应器操作可行可靠,酵母浓度可达40-60g(干重)／L,设备的生产强度可达20—24g(乙醇)／L．H,超过一般用载体包埋法固定化酵母的指标。悬浮床反应器由空气为驱动力,由此而供人的有限量氧提高了酵母的发酵活性和对乙醇的耐受性,可使乙醇的比生成速率提高6—8％。本文还根据连续发酵所获得实验数据分别整理出了该发酵体系的动力学方程式,它们是 对通空气情况, V=1.02S-18.2+S(1--112P) 对完全厌氧情况：V=0·943 -24.9+S-S(1-108—P)     

固定化生长酵母连续生产酒精的研究中间试验报告

造粒器与柱式生物反应器成—封闭系统,采用正交试验确定的最适固定化条件,以海藻酸钙凝胶法进行细胞固定化,连续造粒,在反应器中完成固定化。固定化酵母在反应器中通气培养20小时左右,凝胶球细胞数达2×10~9/me,其增长速度比传统工艺自然细胞快10倍。固定化生长细胞用于生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精,酒精生产能力为22.1—23.67g/L凝胶球/小时,为传统工艺酒精生产能力的10倍。停留时间为3小时。反应器系统由两个0.7KL柱式反应器和1个0.8KL成熟醪接收器组成。发酵周期由传统工艺的20小时左右,缩短为4小时,酒精含量为8.5—9.0％(V/V),对1.2号反应器的动态变化及其在发酵中的作用进行了系统研究,糖蜜中可发酵糖75％的转化是在1号反应器中完成的。     

产酸克雷伯氏菌耐氧产氢及其可溶性氢酶耐氧特性研究

目的：考察产酸克雷伯氏菌（KZebsielaloxytocaHPl）耐氧产氢特性及其可溶性氢酶的氧耐受特性。方法：研究K．oxytocctHPl在不同气相氧浓度条件下利用葡萄糖（1％,m/v）、丙酮酸钠（0．5％,m／v）及甲酸（0．1％,v／v）等底物产氢活性的以及K．oxyto-07,HPl可溶性氢酶在空气及氧饱和溶液中催化产氢活性。结果：K．oxytocaHP1在葡萄糖（1％,m/v）底物中具有较高耐氧产氢活性,6h内在气相氧浓度为5％、10％和21％条件下的氢产量分别为厌氧条件下的20．9％、13．7％、8．3％;K．oxytoca HP1可溶性氢酶在空气中孵育12h后,其活性残余85．4％,在氧饱和溶液中活性损失一半约3h。结论：试验结果提示K．oxytoca HP1具有耐氧产氢特性,其可溶性氢酶具有较高氧耐受性,在氢能源的开发中具有潜在的应用前景。     

产酸丙酸杆菌生长特性及5L罐发酵动力学研究

论文在摇瓶水平对产酸丙酸杆菌基本生长特性（温度、pH、摇床转速、接种量、种龄等）、碳源、氮源利用情况、产物抑制及5 L罐发酵动力学进行了研究。结果表明,该菌在32℃,初始pH 6．5,摇床转速150 r/min,接种24 h的种子液,接种量为5％条件下,产酸丙酸杆菌生长及产酸水平达最高值;该菌可利用碳源十分广泛,但对氮源要求比较高,只可利用有机氮源;在不同初始葡萄糖浓度下,产酸丙酸杆菌生长及产酸水平差异不大,无明显底物抑制现象;在2g/L的初始丙酸盐浓度下,该菌生长受到明显抑制;在5L发酵罐中,初始葡萄糖浓度为58．8 g/L,发酵72 h,葡萄糖消耗完全,丙酸终浓度达22．4 g/L,丙酸得率和产率分别达0．381 g/g和0．295 g/（L·h）,丙酸占总酸比例达72．10％。     

纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精的研究

本文比较了纤维胶固定增殖酵母与海藻酸钙凝胶球、纤维海藻酸铝凝胶与纤维海藻酸钙凝胶、以及不同厚度的纤维凝胶固定化增殖酵母的发酵结果。重点进行了纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精试验。采用１．１Ｌ柱式生物反应器,ＣＯ２排出通畅,停留时间为４小时,成熟醪中酒精含量为１０．１－１１．０％（Ｖ／Ｖ）,平均为１０．５５％,酒精生产能力为９．４ｇ／Ｌ．ｈ,总糖利用率为９４．５％。     

固定化细胞技术发酵玉米醪生产酒精的研究

本文报导了固定化酵母(S.cerevisiae 9064)批次发酵玉米醪生产酒精的研究。采用自制“多层分隔式生物反应器”在最适发酵条件下,成熟醪的终酒精浓度达10％(V/V)左右,发酵时间可由传统发酵的72h缩短到22h左右,酒精生产力提高了3倍。在吨级反应器连续运转试验时,固定化增殖酵母细胞活性稳定性可持续半年以上,PVA—凝胶粒的机械强度和弹性等以及醪液中酒精含量基本保持不变。     

高浓度糖发酵制备乙醇

以树干毕赤酵母为发酵菌株,混合糖（木糖、葡萄糖）为发酵底物,通过培养基和培养条件的改变来确定树干毕赤酵母高糖浓度发酵时所需的条件。研究结果表明：在24h发酵周期内初始木糖质量浓度为63．0g／L较适宜;在36h发酵周期内初始木糖质量浓度为72．0g/L较适宜。24h发酵周期内,在36．0g／L木糖中添加的葡萄糖质量浓度以54．0g/L为最佳,发酵结束乙醇质量浓度达32．9g／L;36h发酵周期内,添加的葡萄糖质量浓度以72．0g／L为最佳,发酵结束乙醇质量浓度为36．9g／L。以（NH4）2SO4为N源时较适合戊糖发酵制备乙醇,（NH2）2SO4的最佳质量浓度为1．1g／L。发酵前8h摇床转速为90r／min,后16h为150r／min,乙醇质量浓度较高,可达17．5g/L。     

Clostridium paraputrificum M-21发酵制氢培养条件研究

利用类腐败梭状芽孢杆菌M-21(Clostridium paraputn M-21),在37℃、150r／min条件下发酵制氢,以葡萄糖为碳源,蛋白胨为氮源,lmol的葡萄糖可以产生1．05mol的氢气,最终所产气体中有70％H2和30％c02(体积百分数)。最优初始pH范围为7．0—7．5,少量乙酸的存在对氢气的生成有促进作用,若大量存在,会严重抑制茵的生长。在C／N质量比为1．0时,所产氢气体积最多,1g葡萄糖可产生75mL Hz(常温常压)。在高温83℃下对种茵预处理30s促进孢子的萌发,会缩短发酵产氢的时间。以淀粉为碳源,所产氢气体积略微高于葡萄糖,1g淀粉可产生78mL H2(常温常压);以蔗糖为碳源,所产氢气体积略微低于葡萄糖,1g蔗糖可产生72mL H2(常温常压)。该茵不能降解利用羧甲基纤维素,木质素磺酸钠,及纸浆等。