酿酒酵母发酵高浓度乳清粉生产燃料乙醇

利用酿酒酵母NL22对乳清粉进行分步糖化发酵(SHF)和同步糖化发酵(SSF),对其生产燃料乙醇的条件进行比较,同时考察pH、温度和底物浓度对SHF和SSF过程的影响。结果表明:SHF工艺和SSF工艺都可以实现酿酒酵母NL22对高浓度乳清粉的发酵,但SSF工艺可明显缩短生产周期,提高生产效率。在pH 6和30℃的条件下进行补料同步糖化发酵,最终乙醇质量浓度为118.52 g/L,产率为1.74 g/(L·h)。     

常压甘油自催化预处理麦草浓醪发酵纤维素乙醇

目前纤维素乙醇成本偏高的根本原因在于没有达到淀粉质乙醇发酵水平的"三高"(高浓度、高转化率和高效率)指标,提高水解糖液浓度和避免发酵抑制物来实现浓醪发酵,是解决问题的关键。文中以常压甘油自催化预处理麦草为底物,尝试采用不同发酵策略,探讨其浓醪发酵产纤维素乙醇的可行性。在优化培养条件(15%底物浓度,加酶量30 FPU/g干底物,温度37℃,接种量10%)下同步糖化发酵72 h,纤维素乙醇产量为31.2 g/L,转化率为73%,发酵效率0.43 g/(L·h);采用半同步(预酶解24 h)糖化发酵72 h,纤维素乙醇浓度达到33.7 g/L,转化率为79%,发酵效率为0.47 g/(L·h),其中(半)同步糖化发酵中90%以上纤维素已被糖化水解用于发酵;采用分批补料式半同步糖化发酵,补料到基质浓度相当于30%,发酵72 h时纤维素乙醇产量达到51.2 g/L,转化率为62%,发酵效率为0.71 g/(L·h)。在所有浓醪发酵中乙酸不足3 g/L,无糠醛和羟甲基糠醛等发酵抑制物。以上结果表明,常压甘油自催化预处理木质纤维素基质适用于纤维素乙醇发酵;分批补料式半同步糖化发酵策略可用来进行浓醪纤维素乙醇发酵;未来工作中提高基质纯度和强化酶解产糖是浓醪纤维素乙醇达到"三高"指标的关键。     

湿氧化爆破稻秆的同步糖化发酵条件研究

探讨了木质纤维素经过湿氧化爆破后在同步糖化发酵过程中酵母产乙醇的基本规律.采用单因素方法对湿氧化爆破条件、酶系组成和添加量以及预酶解时间和温度进行了优化.不同湿氧化爆破预处理条件下的稻秆对同步糖化发酵工艺的影响较大,在预处理温度160 ℃,进氧压力为4×105 Pa,碱用量为6%(w/w),反应时间为20 min的条件...     

抑制剂耐受性酵母底盘细胞的设计与构建

纤维素乙醇是一种低碳清洁的绿色能源,可与传统石油基液体燃料混合使用,具备广阔的应用前景.纤维素乙醇的生产历经木质纤维素预处理、糖化和酿酒酵母发酵等工艺,而预处理过程会产生多种副产物,显著抑制酵母细胞的生长速率和发酵性能.因此,构建抑制剂耐受性酵母底盘细胞,有助于提高纤维素乙醇的生产效率,降低生产成本.针对抑制剂耐受性酵...     

木薯纤维素乙醇发酵的纤维素酶成本评价

木薯中的纤维素成分约占木薯干重的10％(W/W).文中以木薯燃料乙醇生产的木薯纤维素酒渣为原料,从纤维素酶成本角度评估了三种利用木薯纤维素组分发酵生产乙醇的方法,包括木薯纤维素酒渣的直接糖化和乙醇发酵、木薯纤维素酒渣预处理后的糖化与乙醇发酵、木薯乙醇发酵中同步淀粉与纤维素糖化以及乙醇发酵.结果表明,前两种方法的纤维素利用效率不高,酶成本分别达到13602、11659元/吨乙醇.第三种方法,即在木薯乙醇发酵过程同时加入糖化酶和纤维素酶,进行同步淀粉与纤维素糖化,进而进行乙醇发酵,木薯纤维素乙醇的收益最高.发酵结束时的乙醇浓度从101.5g/L提高到107.0g/L,纤维素酶成本为3 589元/吨乙醇.此方法利用木薯纤维素与木薯淀粉同时进行,不会带来额外的设备及操作投入,酶成本低于产品乙醇价格,可实现盈利,因此第三种方法为木薯纤维用于乙醇发酵的最适方法,本研究结果将为木薯乙醇产业深度利用木薯纤维提供依据.     

青贮对柳枝稷制取燃料乙醇转化过程的影响

青贮是一种传统的生物质原料保存方法,广泛应用于纤维素乙醇炼制领域尚需要考察其对原料品质和下游乙醇转化过程的影响。文中以秋季(初、中和末)收割的柳枝稷为原料,通过青贮、高温水热(LHW)预处理、纤维素酶水解和同步糖化与发酵(SSF)实验对上述问题予以回答。结果显示,秋季初收割的柳枝稷以不同湿度青贮后pH均小于4.0,干重损失小于2%,各主要成分与青贮前相比无明显变化;LHW预处理中青贮样品半纤维素水解率普遍高于未贮存样品,但青贮同样使原料获得了更高的发酵抑制物产生水平;青贮柳枝稷葡萄糖、木糖和半乳糖产量(预处理+酶水解)高于未贮存柳枝稷;经过168 h的SSF,青贮样品乙醇浓度为12.1 g/L,未贮存的秋季初、秋季中和秋季末柳枝稷为底物的浓度分别为10.3 g/L、9.7 g/L和10.6 g/L。综上,青贮有助于提高柳枝稷LHW预处理效率、酶水解率和乙醇产量。     

休哈塔假丝酵母发酵木糖制乙醇过程研究

木质纤维素原料水解产物的主要成分是葡萄糖和木糖,其中葡萄糖很容易发酵,致使木糖成为木质纤维素发酵的关键,休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)1766是自然界木糖发酵性能较好的天然酵母之一。研究了发酵温度、发酵时间、接种量、初始pH值、摇床转速等因素对休哈塔假丝酵母1766发酵木糖生产乙醇的影响,由正交试验初步确定了休哈塔假丝酵母发酵木糖制乙醇工艺的适宜条件为好氧条件,发酵时间为2d,发酵温度为28℃,摇床转速为150r/min,初始pH值为5,此时乙醇收率最高可达68.62%。     

乙醇预处理麦秆的酶解性能研究

采用H2SO4催化和自催化乙醇法对麦秆进行预处理,比较预处理后麦秆的主要化学组成、纤维素酶解性能和半同步糖化发酵生产乙醇特性,并进行物料衡算。结果表明:H2SO4催化和自催化乙醇预处理过程中纤维素固体回收率大于90%。添加非离子表面活性剂吐温20和吐温80没有显著提高H2SO4催化乙醇预处理后纤维素的酶解葡萄糖得率及半同步糖化发酵过程中乙醇的产量,而对自催化乙醇处理后麦秆的酶解和半同步糖化发酵过程有一定程度的促进作用,相应的酶解葡聚糖转化率由72.7%提高到85.0%,而半同步糖化发酵过程中乙醇质量浓度提高了11.4%。物料衡算结果表明:酸催化和自催化乙醇预处理后葡聚糖回收率分别为91.0%和95.4%;半同步糖化发酵生产乙醇的得率分别为10.4和11.6 g(按100 g原料计)。     

燃料乙醇发酵技术研究进展

在分析木质纤维素类生物质制备燃料乙醇原理基础上,重点对燃料乙醇转化过程的发酵工艺进行了论述。目前乙醇发酵工艺主要包括直接发酵、分步糖化发酵、同步糖化发酵、同步糖化共发酵和联合生物加工技术等,对这几种技术的研究现状进行了分析并对其发展趋势进行了展望,通过基因工程构建高效发酵菌种的联合生物加工技术将是未来高效发酵工艺的发展趋势,旨在为有效提高发酵菌株的底物代谢能力,获得高的乙醇产量提供重要参考。     

响应面法优化耐高温酵母生产高浓度乙醇

利用耐高温酵母GXASY-10菌株对木薯粉同步糖化(SSF)法生产高浓度乙醇的发酵条件进行了优化。在单因素实验的基础上,首先应用Plackett-Burman试验设计筛选影响酒精高温高浓度发酵的重要参数,采用最陡爬坡实验逼近最大酒精生产区域后,利用Box-Behnken设计确定重要参数的最佳水平。筛选结果表明,影响酒精产量的重要参数是液化时间、糖化酶用量和初始木薯粉(底物)浓度。最佳工艺条件为:液化时间为35min,糖化酶添加量为1.21AGU/g底物,底物浓度为37.62%。20L发酵罐在此条件下(发酵温度37℃,转速100r/min)经过48h发酵,酒精浓度可达16.07%(V/W)。优化条件与初始条件相比较,酒精浓度提高了33%。     

以玉米秸秆为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇

以玉米秸秆为原料,经酸法预处理后,采用同步糖化发酵SSF工艺生产燃料乙醇。正交试验获得的最佳体系为:培养温度34℃、发酵pH值5.5、发酵的液固比8:1、当发酵108h后,乙醇浓度可达8.33g/L。该实验为纤维质燃料乙醇的产业化生产提供技术依据。     

乙醇预处理麦秆的酶解性能研究简

采用H2 SO4催化和自催化乙醇法对麦秆进行预处理,比较预处理后麦秆的主要化学组成、纤维素酶解性能和半同步糖化发酵生产乙醇特性,并进行物料衡算。结果表明：H2 SO4催化和自催化乙醇预处理过程中纤维素固体回收率大于90％。添加非离子表面活性剂吐温20和吐温80没有显著提高H2 SO4催化乙醇预处理后纤维素的酶解葡萄糖得率及半同步糖化发酵过程中乙醇的产量,而对自催化乙醇处理后麦秆的酶解和半同步糖化发酵过程有一定程度的促进作用,相应的酶解葡聚糖转化率由72.7％提高到85.0％,而半同步糖化发酵过程中乙醇质量浓度提高了11.4％。物料衡算结果表明：酸催化和自催化乙醇预处理后葡聚糖回收率分别为91.0％和95.4％;半同步糖化发酵生产乙醇的得率分别为10.4和11.6 g（按100 g原料计）。     

鹰嘴豆孢克鲁维酵母利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇

菊芋含有大量的菊粉多糖,且种植简单、产量高,是极具开发价值的替代玉米等粮食作物生产燃料乙醇的原料。文中研究了鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇。鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179具有高效分泌菊粉酶的能力,摇瓶试验显示Y179酵母能够利用完全由菊芋原料配制而成的培养基良好生长并发酵产生乙醇。通气及温度对乙醇产量影响明显,相对厌氧环境对Y179酵母发酵产乙醇具有促进作用,30℃发酵温度相对37℃和42℃更有利于乙醇产量提高。种子液培养时间及接种量对乙醇产量影响较小。在5 L发酵罐中以10%(V/V)量接入预培养36 h的Y179种子液,发酵液完全由菊芋干粉配制而成,总糖含量22%(W/V),30℃不通气,300 r/min搅拌,发酵144 h时,乙醇浓度达到12.3%(V/V),糖醇转化效率86.9%,糖利用率大于93.6%。初步研究结果显示鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179在利用菊芋原料生产乙醇方面具有良好应用前景。     

Logistic模型在不同还原糖初始浓度乙醇发酵中的应用

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用可发酵性糖生成乙醇的过程与效率受多种环境因素的影响。研究乙醇形成的动力学有利于理性认识乙醇形成机理,为放大与优化工艺条件提供理论指导。对Logistic模型方程重新参数化,将酵母生长动力学方程类比乙醇生成动力学,拟合性很好,对不同初始浓度还原糖的乙醇同步糖化发酵过程进行Logistic模型方程模拟,给出了乙醇浓度的显式函数模型,用310g/L玉米粉物料浓度的同步糖化发酵工艺,首次揭示在酿酒酵母工业菌株能够承受的一定的糖化醪还原糖浓度范围内,尽可能提高还原糖浓度至上限,可以缩短发酵周期,提高可发酵性糖转化为乙醇的转化率。这对于优化乙醇工业生产工艺条件、提高生产效率具有较重要的实践指导意义与应用价值。     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。     

纤维剩余物发酵制备乙醇工艺研究

单因素实验和正交优化对固定化酵母制备工艺条件进行优化研究,并对固定化酵母的重复利用发酵能力进行了考察,其优化工艺条件为海藻酸钠与酵母质量比1∶2 g·g~(-1),底物糖浓度30%,酵母用量1.5 g,固定化酵母发酵120 h。在此条件下,乙醇产率均值为83.68%。为塔拉纤维剩余物的酶解液发酵制备乙醇提供技术支撑。     

纤维素酶在木质纤维素生物质转化中的应用研究

选育得到纤维素酶高产菌株里氏木霉突变菌株(Trichoderma reesei) 813A,优化了其发酵产酶条件。利用该菌株所产纤维素酶对天然木质纤维素的水解糖化过程进行研究,确定了实验条件下最优的糖化条件(温度50℃, pH 4.5,酶浓度6～8 FPU/mL,底物浓度2%)。以玉米叶和杨树叶为天然纤维素原料,水解糖化率分别达到86.2％和56.0%。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)将糖化液转化为酒精,产乙醇浓度达到 5%～5.8%,转化率为79.4%～92.1%。     

微生物木糖发酵产乙醇的代谢工程

利用木质纤维素发酵生产乙醇具有广泛的应用前景。而自然界中缺少有效转化木糖为乙醇的微生物是充分利用纤维素水解产物、提高乙醇产率、降低生产成本的关键因素。多年来研究者利用分子生物学技术对微生物菌株进行了代谢工程改造,使其能更有效地利用木糖生产乙醇。以下主要对运动发酵单胞菌、大肠杆菌和酵母等候选产乙醇微生物的木糖代谢工程研究进展进行了概述。     

纤维素乙醇生物加工过程中的抑制物对酿酒酵母的影响及应对措施

以木质纤维素为原料生产乙醇,预处理是必需的环节,这一过程中不可避免产生了多种对微生物有抑制作用的化合物,这些抑制物主要有3大类:弱酸、呋喃醛类和酚类化合物。这些化合物影响后续乙醇发酵微生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的生长及发酵性能,降低了乙醇的得率和产量,是木质纤维素原料大规模生产乙醇的一个主要障碍。以下介绍了3类抑制物的形成及作用机制,并介绍了应对抑制物作用、提高酵母发酵能力的措施及研究进展,包括发酵前预处理原料脱毒、通过进化工程驯化菌种或通过对抑制物耐受性相关基因的代谢工程操作提高酿酒酵母耐受性,及通过发酵过程控制减少抑制物影响等。     

五株木糖利用酵母的生理代谢特性

摘要:【目的】木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源,筛选具有高抗逆和高效利用木糖能力的菌株对纤维素类可再生资源综合利用具有重大意义。【方法】论文以5株利用木糖的酵母,即树干毕赤酵母(Scheffersomyces stipitis,S.stipitis)、Candida tenuis (C.tenuis)、Spathaspora passalidarum (S.passalidarum)、Candida amazonensis(C. amazonensis)和Candida jeffriesii(C. jeffriesii)为研究对象,研究了其对温度、乙醇浓度、渗透压的耐受性,采用杜氏小管实验研究了其对常用碳源和氮源的利用能力,另外通过木糖发酵实验初步研究了被测试酵母在有氧和限氧条件下的木糖发酵性能。【结果】结果表明,S. passalidarum能够耐受44 ℃左右的高温,对多种碳源和氮源具有较强的利用能力,此外,S. passalidarum在有氧与限氧条件下均能快速代谢木糖,限氧条件下乙醇得率达0.43 g/g。C. amazonensis对纤维二糖具有较强发酵能力,代谢木糖产生木糖醇和少量乙醇,同时该酵母耐受温度在42 ℃左右。综合比较,其他酵母在实验过程中没有表现出明显优势。【结论】S. passalidarum 在纤维素工业化应用中是一株良好的生产候选菌株。此外,C. amazonensis具有较强的木糖醇生产能力,有望成为一株优良的木糖醇生产菌株。