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。     

食淀粉乳杆菌可促进酵母乙醇产量

正微生物生长在复杂的菌群环境中,人工合成菌群进行蔗糖乙醇发酵就是模拟真实的菌群环境。蔗糖乙醇发酵过程容易被乳酸菌污染,长时间发酵便形成稳定的菌群,一般认为乳酸菌可能与酵母竞争营养物质,其代谢产物对酵母细胞有抑制作用,因此对生产过程不利。     

酚酮类对树干毕赤酵母乙醇发酵及脂肪酸组成的影响

木质素降解产物对微生物产生的抑制作用,是燃料乙醇生物炼制的主要瓶颈之一。本文以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究木质素降解产物中3种酚酮类(4-羟基苯乙酮、4-羟基-3-甲氧基苯乙酮、4-羟基-3,5-二甲氧基苯乙酮)对其木糖乙醇发酵及酵母细胞脂肪酸组成的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术对乙醇发酵性能和酵母细胞脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,酚酮类物质对乙醇发酵呈现抑制作用且其分子量越低抑制作用越明显,当4-羟基苯乙酮浓度为1.50 g/L时,发酵24 h的木糖利用率、乙醇得率和乙醇浓度分别下降了42.47%、5.30%和9.76 g/L;培养基中存在酚酮类物质时,酵母细胞中的不饱和脂肪酸的比例上升,添加1.50 g/L的3种酚酮类物质后,树干毕赤酵母细胞不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例从原来的2.58分别上升到3.03、3.06和3.61,酵母细胞膜的流动性随之上升,不稳定性提高。因此,酚酮类物质能够降低酵母生长、提高不饱和脂肪酸的比例以及降低乙醇发酵能力,有效降低或去除木质素降解产物含量是提高木质纤维原料生物炼制的关键。     

纤维素乙醇发酵液中复杂组分对乙醇渗透汽化传质过程的影响

考察了木质纤维素乙醇发酵液中各组分对乙醇透过聚二甲基硅氧烷(PDMS)-silicalite-1渗透汽化膜传质性能的影响。结果表明:酵母细胞、玉米秸秆残渣和发酵用无机盐可增加乙醇通过膜的通量和选择性;而葡萄糖和甘油的存在会对乙醇的透膜传质产生负面影响;木质纤维素水解后的产物如糠醛和羟基丙酮,表现出对膜分离乙醇轻微的抑制作用。本文建立了渗透汽化优先透醇与纤维素乙醇发酵集成过程,批次发酵20 h后乙醇产率从最初的12.95下降到10.22 g/(L·h),60 h后乙醇产率下降为0,葡萄糖消耗速率与乙醇消耗产率呈同样趋势;连续发酵过程中,乙醇产率较稳定地维持在13.30 g/(L·h)。实验证明,集成过程可及时地将产物乙醇分离出去,能够有效地消除产物抑制,提高乙醇生产速率和葡萄糖转化率。     

低乙醇酵母的分离和培养

酵母是食用酵素的主要发酵菌种之一。由于酵母在厌氧状态下产生的乙醇会对乳酸菌等其他酵素发酵菌种形成抑制,因此,有必要在发酵状况良好的自然发酵酵素中分离低乙醇产生的酵母。经过三级筛选,获得了两株糖转化能力强、pH和酒精反馈抑制弱的酵母,经18S rDNA鉴定为毕赤酵母(Pichia sorbitophila)和接合酵母(Zygosaccharomyces parabailii)。用筛选出的酵母发酵果蔬汁,与自然发酵的果蔬汁相比,酵母发酵液具有酒精含量低、糖转化迅速等特点,并对沙门氏菌等四种致病菌产生明显的抑制。     

乙醇耐受性酿酒酵母菌株选育的研究进展

酿酒酵母是工业发酵生产乙醇的重要菌种,但是其发酵产物乙醇对酿酒酵母有明显的抑制作用.选育乙醇耐受性酿酒酵母是克服高浓度乙醇的抑制作用,提高乙醇产量的一条重要途径.本文对近年来国内外选育乙醇耐受性酵母的研究作一综述,旨在为乙醇耐受性酵母的选育提供参考.     

休哈塔假丝酵母乙醇发酵性能的研究

木糖的高效发酵是制约纤维素燃料乙醇生产的技术瓶颈之一,高性能发酵菌种的开发是本领域研究的重点。以木糖发酵的典型菌株休哈塔假丝酵母为材料,研究氮源配比、葡萄糖和木糖初始浓度、葡萄糖添加及典型抑制物等因素对其木糖利用和乙醇发酵性能的影响规律。结果表明,硫酸铵更适宜于木糖和葡萄糖发酵产乙醇。在摇瓶振荡发酵条件下,该酵母可发酵164.0 g/L葡萄糖生成61.9 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别为99.8%和74.0%;受酵母细胞膜上转运体系的限制,对木糖的最高发酵浓度为120.0 g/L,可生成45.7 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别达到94.8%和87.0%。休哈塔假丝酵母发酵木糖的主要产物为乙醇,仅生成微量的木糖醇;添加葡萄糖可促进木糖的利用;休哈塔假丝酵母在葡萄糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为8.32和2.55 g/L,木糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为6.28和1.15 g/L。     

低含量乙醇的简便测定方法

低含量乙醇的简便测定方法王兴红,江东福,马萍,王学美（云南省微生物研究所,６５００９１）乙醇一般是酵母发酵的产物．在很多经酵母发酵的产品中,都含有乙醇。特别是酒精工业和酿酒工业。高浓度酒精的测定,常用的仪器为酒精表,但其精确度是有限的。准确的测定方法...     

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...     

关于四个酵母菌种对乙醇耐受性的研究

本文报道了从存活,生长,发酵能力和氢离子渗漏等角度研究和比较四种酵母菌(Zygosaccharomyces bailii NCYC 1427,Saccharomyces cerevisiae NCYC 431,Harisenula anomala NCYC 711和 Kloeckera apiculata NCYC 468)对乙醇的耐受性。乙醇对酵母在上述特性的抑制程度,取决于乙醇的浓度。Z．Bailii NCYC 1427是四个酵母中乙醇耐受性最强的。在2M的乙醇溶液中,其存活率与无乙醇的对照组一样高。在低于1.5M的乙醇中,其生长率高于 S．Cerevisiae NCYC 431,氢离子渗入细胞的速率增长则低于 S．Cerevisiae 和 H．Anomala。S．Cerevisiae NCYC 431对于乙醇抑制生长的效应耐受性很强,在低于IM的乙醇溶液中,其发酵能力下降得较为缓慢,存活率几乎没有变化。H．Anomala NCYC 711在生长、发酵能力和氢离子渗漏方面对乙醇的抑制作用均表现敏感,但其存活率变化却与S．Cerevisiae NCYC 431很相似。K．Apiculata NCYC 468在存活、生长和发酵能力方面对乙醇的效应是四个菌种中最敏感的。研究结果还表明,乙醇对生长、发酵能力和氢离子渗漏的作用比它对存活的影响大得多。环境条件也影响酵母对乙醇的耐受性。     

自絮凝酵母高浓度重复批次乙醇发酵

利用发酵性能优良的自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiaeflo,研究开发了重复批次高浓度乙醇发酵系统,以节省下游加工过程的能耗。在终点乙醇浓度达到120g/L左右的条件下,发酵系统的乙醇生产强度达到8.2g/(L·h)。然而实验中发现,随着发酵批次的增多,自絮凝酵母沉降性能逐渐下降,从发酵液中沉降分离所需时间相应延长,导致发酵液中高浓度乙醇对酵母的毒害作用加剧,影响其发酵活性和发酵系统运行的稳定性,发酵装置运行11个批次后无法继续运行。实验结果表明,絮凝能力下降导致的酵母絮凝颗粒尺度减小是其沉降性能下降的主要原因。进一步研究发现,酵母的絮凝能力通过再培养可以恢复。在此基础上对发酵系统操作进行改进,每批发酵结束后可控采出一定比例菌体,调节系统的酵母细胞密度和乙醇生产强度以刺激酵母增殖,保持其絮凝能力。在达到相同发酵终点乙醇浓度条件下,虽然发酵系统的乙醇生产强度降低到4.0g/(L·h),但运行10d后絮凝颗粒酵母尺度趋于稳定,继续运行14d,未发现絮凝颗粒酵母尺度继续下降的现象,系统可以稳定运行。     

酿酒酵母乙醇耐受性机理研究进展

酿酒酵母(Sacchromyces cerevisiae)一直是主要的生物乙醇和酿酒业发酵菌株, 具有发酵速度快、乙醇产量高特性。然而, 产物乙醇积累造成的毒性效应是限制乙醇产量的主要因素之一, 研究酿酒酵母乙醇耐受性为解决这一工业难题奠定了理论基础。本文从乙醇对酵母细胞生理、细胞结构和组分的影响, 以及酿酒酵母乙醇耐受性的遗传基础方面综述了酿酒酵母乙醇耐受性机理的研究进展。     

酿酒酵母和异常毕赤酵母混菌发酵对白酒液态发酵效率和风味物质的影响

[目的]通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和异常毕赤酵母(Pichia anomala)在麸皮汁培养基中的混菌发酵,以增加发酵液的风味酯含量并保证发酵效率.[方法]采用两种酵母混合接种、顺序接种混菌发酵方式,以酵母单独接种发酵作对照,测定酵母的发酵性能和发酵液中乙酸乙酯含量,并对发酵结束时风味物质进行半定量;利用无细胞系统,分析两种酵母之间的相互作用.[结果]采用顺序接种混菌发酵方式,避免S.cerevisiae 对P.anomala的生长竞争性抑制,使两种酵母均能获得较高的生物量;发酵结束时,乙醇浓度为20.17 g/L,比酿酒酵母单菌种发酵时降低了9.14％;但乙酸乙酯含量达到0.74 g/L,比异常毕赤酵母单菌种发酵时提高了80％;发酵液风味物质的测定结果表明,酿酒酵母与异常毕赤酵母的混合发酵能够形成更多的酯类物质,总酸和高级醇含量却相对较低,有效改善了发酵液的风味特性;在混菌发酵时,碳源是影响酿酒酵母繁殖的重要因素,但酵母的代谢物对异常毕赤酵母产生明显的抑制作用.[结论]混菌发酵,为丰富发酵产物的风味复杂性和增强风格的独特性提供了一条有效的途径.     

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。     

废糟液全循环条件下絮凝酵母乙醇连续发酵

丙酸是以玉米为原料自絮凝酵母乙醇连续发酵系统废糟液全循环过程中积累的主要抑制物。基于丙酸对酵母细胞抑制机理,开发了3种废糟液全循环条件下乙醇连续发酵工艺策略。首先根据高温导致丙酸生成的现象,去除了物料灭菌环节,使发酵液丙酸浓度显著降低,生物量和乙醇浓度分别提高了59.3%和7.4%。其次,以丙酸浓度达到半数抑制浓度(IC50)40 mmol/L为目标,通过拟合丙酸积累数据预测废糟液全循环的最长运行时间,发酵装置运行应控制在此时间范围内。再次,较低的环境pH值提高了丙酸毒性,而实验证明发酵液pH为5.5时,丙酸对细胞生长的抑制影响最小,因此控制发酵过程中的pH有利于弱化丙酸毒性。     

嗜热厌氧杆菌X514生长及代谢的初步研究

嗜热厌氧杆菌X514(Thermoanaerobactersp.X514)是纤维素乙醇生产中最具潜力的菌株之一。对X514在3种培养基中的生长及代谢特征进行分析后发现,培养基1190比GS-Ⅱ和2473更适合运用于X514的代谢研究及乙醇发酵。其次,分别在1190培养基中添加不同浓度的酵母提取物和葡萄糖,对X514的生长及代谢作进一步研究。结果表明,在0.5-2 g/L范围内,酵母提取物浓度的增加有助于提高X514的生物量,乙醇等产物的产量及乙醇产率,说明酵母提取物对X514生长及乙醇发酵有促进作用;在2-10 g/L范围内,葡萄糖浓度的增加可提高乙醇等产物的产量而不会改变各产物的产率;糖消耗量并不随着初始底物浓度的增加而线性增长,而是在一定阶段趋于消耗最大值。反映了X514在底物充分的条件下,只有通过改进其他制约条件,才有可能提高底物的利用率及产物的产率。     

酵母对木质纤维素酸解物中抑制物的应答及菌株开发

木质纤维素稀酸预处理过程中产生的抑制物会干扰酵母细胞的生长和发酵。根据酵母对抑制物应答的特点,开发那些能够对抑制物原位脱毒的高耐受性菌株,是生物质乙醇转化工业可持续发展的关键。综述了木质纤维素稀酸预处理过程中抑制物的产生、分类、对酵母的影响以及酵母对其应答的特点,结合系统生物学和基因工程方法从酵母耐受的角度探讨了耐受性优势酵母菌株的开发。     

酒精酵母(Saccharomyces cerevisiae)ATCC36859 利用菊芋(Jerusalem artichokes)产生山梨糖醇和乙醇

这一研究表明了酒精酵母ATCC36859利用菊芋产生山梨糖醇和乙醇的可能性.从发酵的开始就有乙醇生成,而山梨糖醇的生成是在葡萄糖完全被消耗以后开始的.已经证明酵母膏和接种浓度对酵母产生山梨糖醇很重要.起始菌体浓度低,在纯J.a里不产生山梨糖醇,当汁液中补充3%的酵母膏时山梨糖醇的浓度为4.6%,当发酵终了,山梨糖醇、乙醇,菌体量分别为0.259,0.160和0.071.往J.a汁液中加葡萄糖,使其浓度达9%与加3%的酵母膏对乙醇的产生有积极作用,而延迟了山梨糖醇的产生,并且它的最终浓度比在培养基中没有加葡萄糖的少50%.生产过程中加葡萄糖比在发酵开始时加影响大.     

清香型白酒中乳酸菌和酵母菌的相互作用

【目的】探究清香型白酒中不同乳酸菌和酵母菌的相互作用,了解不同菌株的发酵性能,为更深入地认识白酒发酵机理、实现发酵过程优化提供理论基础。【方法】利用程序控温和固态发酵模拟清香型白酒酿造环境,测定纯培养和共培养中菌株的理化指标、活菌数以及主要代谢产物的变化。【结果】Saccharomyces cerevisiae YJ1糖消耗快产乙醇和酯类物质多,Lactobacillus plantarum JMRS4糖消耗快产酸较多。共培养中乳酸菌对Saccharomyces cerevisiae YJ1的生长和产乙醇抑制较大,对Candida aaseri MJ7产乙醇几乎无影响。乳酸菌对Pichia kudriavzevii MJ14的生物量和乙醇代谢抑制作用较小,还对其产己酸乙酯、乙酸乙酯和异戊醇等代谢产物有促进作用;而反过来Pichia kudriavzevii MJ14对3株乳酸菌产乳酸均有抑制作用,对产乙酸则有促进作用。【结论】建立了一种固态培养方法,结合清香型白酒发酵温度变化规律,有效模拟了实际发酵环境。Pichia kudriavzevii MJ14在与乳酸菌共培养中受到的抑制较小并能有效抑制乳酸菌产乳酸,Saccharomyces cerevisiae YJ1能代谢产生多种风味物质,对清香型白酒酿造有重要意义。     

乙醇-沼气双发酵耦联工艺中硫酸根的调控探讨

为了实现木薯燃料乙醇发酵过程的无废(废水)制造目的,提出了乙醇-沼气双发酵耦联工艺。在该工艺中,液化时向发酵液中引入的硫酸根离子是整个系统的限制性因素。硫酸根在厌氧消化过程还原会造成沼液碱度的升高,并且高浓度硫酸盐还原产物硫化物对产甲烷菌和酵母具有毒害作用,因此需要对其进行调控。本文分别采用了氢氧化钙沉淀法和部分蒸馏废液回用法对硫酸根进行调控,都显著降低了系统中硫酸根的浓度。但是,沉淀法会产生设备、管道等结垢堵塞等问题,工业化推广受限。回用法调控效果显著,在不影响酒精发酵的情况可进一步提高回用比例,将硫酸根浓度控制在更低水平。