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。     

利用中温蒸煮工艺进行高浓度酒精发酵

用中温蒸煮工艺生产高浓度酒精,首先利用耐高温α－淀粉酶在9s～97℃下同时糊化和液化淀粉．接着在60℃下加高转化率的糖化酶进行糖化,最后在30℃下加酵母菌悬液进行发酵。酵母菌w4在60h内可以产生18．3％的乙醇,在成熟发酵醪中的残还原糖和总糖分别为1.2％和4．1％,细胞存活率为68．5％。如果在发酵培养基中添加一定量的硫酸铵,可进一步改进这一工艺,使成熟发酵醪的乙醇浓度提高到18.9%,发酵周期缩短到50h,残还原糖和总糖分别减少到0.27％和3.1％。     

威兰胶生产废液循环利用工艺

为减少威兰胶生产过程中的废水排放量,针对威兰胶生产中废水形成的主要环节,对乙醇蒸馏母液的循环利用工艺进行初步研究。在分析乙醇蒸馏母液主要成分的基础上,对比威兰胶发酵过程的物质耗用量,以蒸馏母液作为配制培养基用水,确定威兰胶循环发酵培养基的组成,构建威兰胶生产废液循环利用的闭路工艺,达到清洁生产的目的。研究表明,与常规威兰胶发酵相比,采用闭路循环发酵工艺可节省30％KH2PO4及60％MgSO4·7H2O用量,同时产品质量浓度维持在16．8g/L左右,其黏度及流态特性指数n值分别维持在5．1 Pa·s和0．275左右。     

糖蜜乙醇新菌种助生物燃料升级

国家非粮生物质能源工程技术研究中心用比较组学方法培育的高产、高效糖蜜乙醇专用酵母菌种,在甘蔗燃料乙醇新技术产业化示范基地——广西丰浩酒精有限公司实现了工业化应用。新菌种能使发酵醪液酒精体积分数由目前的10％上升到13．7％以上,酒分提高30％,废液减少30％,能耗降低15％。     

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％。     

甘薯主要病毒病及脱毒对块根产量和品质的影响

1998～2000年利用酶联免疫吸附测定(ELISA)方法对黄淮薯区1580份甘薯样品的测定结果表明：SPFMV和SPLV是普遍存在的两种主要甘薯病毒,感染幅度分别达到20．8％～100％和2．1%～90%,SPMMV,SPCEM,C-6,SPTSV病毒在上述部分地区存在．SPCSV病毒首次在国内检测出,感染率达到8．9%。同期的标准对比试验表明脱毒种薯可显著提高鲜薯产量和商品率,7个品种鲜薯平均增产38．4％,增产幅度11．3%～92．0%．商品率(薯块大中薯率)提高23．05％．但脱毒对薯块干物质含量无显著影响。山东30处调查结果分析表明脱毒种薯随代数的增加增产幅度逐步降低,脱毒后春、夏薯产量在前3年分别平均年降低5．8％和11．7%。     

酱油生产中用固定化乳酸细菌进行快速连续乳酸发酵

在酱油分批生产中,酱油醪的酶水解,乳酸发酵和乙醇发酵时间需要6个月。乳酸发酵在控制酱醪的pH和为酵母菌的乙醇发酵准备适合的条件是很重要的。乳酸发酵过程对酱油醪的质量控制也很重要,它能影响酱油的风味。研究表明,在酱油醪中加乳酸菌,对快速发酵是有效的。但需要在酱油醪发酵之前大量培养乳酸细菌。此外,乳酸细菌和酵     

固定化酵母细胞工业性生产糖蜜酒精的研究

使用一种耐腐蚀的蓬松型化纤质新型载体,结合低浓度海藻酸钙凝胶的包埋作用,进行酵母活细胞的联合固定化。建立起6.5m~3×4规模的发酵系统,载体的投入量为8％(V/V),并使之均匀地相对固定于发酵罐内。流加单浓度稀糖蜜,在工业生产环境下连续运作生产酒精,其中,发酵产酒99天,正常条件下的发酵周期为12h,单位发酵体积的乙醇生产能力平均为6.21g/L·h。成熟醪液乙醇含量平均为9.44％(V/V),转化率为93.7％。     

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。     

酿酒酵母和克鲁维酵母发酵菊芋生产燃料乙醇

为获得菌株发酵菊芋生产燃料乙醇的最佳方案,首先选取实验室保存的重组菌株R32对其产酶条件进行优化,其最高产菊粉酶活性为298.8 U· mL-1,此时的最佳培养基配方为:YPG培养基为酵母粉1％ (w/v),蛋白胨2％ (w/v),甘油0.5％ (v/v);YPM培养基为酵母粉1％ (w/v),蛋白胨2％ (w/v),甲醇1％(v/v);培养基pH为自然初始pH.然后选取酿酒酵母S.c和克鲁维酵母Klu,比较是否在添加重组菌株R32粗酶液条件下,两株酵母菌分别进行单独发酵和混合发酵时的产乙醇能力,以获得最佳的发酵组合.结果表明,酿酒酵母S.c和克鲁维酵母Klu在未添加重组菌株R32粗酶液时,混合一步发酵获得的乙醇含量较高,发酵84 h时乙醇含量为11.37％.添加重组菌株R32粗酶液进行两步发酵时,2株酵母菌混合发酵72 h时,乙醇含量为11.43％.2种发酵组合的最高乙醇含量以及各个发酵参数基本相同,虽然一步法发酵时间延长,但节省成本,操作简单,更适宜工业生产应用.最后对其进行正交试验优化,培养条件为菊粉浓度225 g· L-1,脲素浓度40 g·L-1,接种量15％,pH为5时,酿酒酵母菌S.c和克鲁维酵母Klu混合一步发酵法的最高乙醇体积比达11.82％.     

利用乙醇发酵副产CO2培养富含淀粉亚心型四爿藻作为其补充原料

建立了乙醇发酵耦联微藻培养系统,研究了利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae乙醇发酵副产CO2为碳源,培养富含淀粉的亚心形四爿藻Tetraselmis subcordiformis,作为乙醇发酵补充原料的可行性。在连续光照培养条件下,间歇式培养7 d,反应器中藻细胞密度达到2.0 g/L左右,胞内淀粉含量约45％。微藻细胞收集后,经超声处理和酶法水解,葡萄糖释放量为胞内淀粉总量的71.1％。S. cerevisiae发酵微藻生物质水解液生产乙醇,其得率达到理论值的87.6％。表明乙醇发酵耦联微藻培养可行,既减少了CO2向环境的排放,又收获了富含淀粉的微藻生物质作为乙醇发酵的补充原料,节省粮食类淀粉质原料的消耗。     

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)木糖发酵的研究

研究了不同通氧条件和培养基初始pH等对粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)AS3．1602木糖发酵的影响。结果表明,粗糙脉孢菌具有较强的发酵木糖产生乙醇及木糖醇的能力。通气量对木糖发酵有较大的影响。乙醇发酵适合在半好氧条件下进行,此时乙醇的转化率达到63．2％。木糖醇发酵适合在微好氧的条件下进行,转化率达到31．8％。木糖醇是在培养基中乙醇达到一定浓度后才开始积累。培养基的初始pH对木糖发酵产物有较大的影响,乙醇产生最适pH5．0,木糖醇产生最适pH4．0。在培养基pH为碱性条件时,木糖发酵受到很大的抑制。初始木糖浓度对产物乙醇及木糖醇的产率有很大的影响。葡萄糖的存在会抑制木糖的利用,对乙醇和木糖醇的产生也有很大的影响。     

产黏乳酸菌的发酵特性研究

通过对2株产黏乳酸球菌的发酵特性比较研究,以感观、酸度、活菌数对数值、培养时间、粘度及乳清析出率为考察指标,结果表明:乳酸球菌Q26具备较好的产黏、产香特性,遗传性质较稳定.通过与乳酸杆菌G18进行发酵应用试验,确定G18和Q26存在共生关系,混合发酵的酸牛乳乳清析出率为0.1％,粘度为4 528mPa·s.通过保质期试验,产品在28、20、4℃下保质期分别为3、6、15d.确定Q26和G18为最佳酸牛乳生产用菌种.     

过表达长链鞘氨醇激酶基因LCB4提高酿酒酵母抑制物耐受性

木质纤维素预处理过程中产生的有毒副产物严重影响了纤维素乙醇发酵,提高酿酒酵母抑制物耐受性是提高纤维素乙醇发酵效率的有效方法。文中通过过表达LCB4基因,研究了重组菌株S288C-LCB4在乙酸、糠醛和香草醛胁迫下的细胞生长和乙醇发酵性能。结果表明,LCB4过表达菌株在分别含有10 g/L乙酸、1.5 g/L糠醛和1 g/L香草醛的平板中生长均优于对照菌株;在分别含有10 g/L乙酸、3 g/L糠醛和2 g/L香草醛的液体乙醇发酵过程中,重组菌株S288C-LCB4乙醇发酵产率分别为0.85 g/(L·h)、0.76 g/(L·h)和1.12 g/(L·h),比对照菌株提高了34.9%、85.4%和330.8%;且糠醛和香草醛胁迫下发酵时间分别缩短了30 h和44 h。根据发酵终点发酵液代谢物分析发现重组菌株比对照菌株产生了更多甘油、海藻糖和琥珀酸,这些物质有利于增强菌株的抑制物耐受性。综上所述,LCB4基因过表达可显著提高酿酒酵母S288C在乙酸、糠醛和香草醛胁迫下的乙醇发酵性能。     

猪粪玉米秸沼气发酵的研究 I．发酵过程及其调控

以C：N分别为11：1,16：1,24：1,38：1和71：l的猪粪玉米秸混合原料,在TS为10％和5％的条件下观察了30℃时沼气发酵的情况。试验表明低浓度、C：N较低时易正常发酵; TS为10％和C：N为71：1 时很难起动。进而试验了鲜人尿、硫酸铵、尿素、碳酸氢铵,磷酸氢二铵等降低原料C：N促进沼气发酵正常化的效果。结果表明,鲜人尿、尿素及碳酸氢铵可促进高C：N和高TS％的原料正常沼气发酵;用无氮缓冲液控制发酵醪的pH值,高C：N高TS％的原料亦可正常进行沼气发酵,说明pH值对沼气发酵的影响可能比C：N值更重要。还试验了用“微生物菌群”控制发酵：将原料TS为5％、C：N为49：1的发酵液,在其pH开始回升时取出注入原料TS为10％,C：N为49:1、pH降至5．0的发酵液中。5天后沼气发酵正常起动,而注水作对照的则完全未起动。     

产纤维素酶黏细菌在生物转化的作用

目的:预处理对木质纤维素降解的影响.方法:从土壤中分离筛选到高纤维素酶活的黏细菌菌株So ce sh1008.该菌具有CMC酶活(CMCase)及微晶纤维素酶活性.研究NaOH联合黏细菌降解盐蒿、稻草、棉花秸秆和甘蔗渣四种木质纤维素的情况.结果:碱(2％ NaOH) -黏细菌处理的方法优于黏细菌-碱的方法,其中降解棉花秸秆降解效果最明显,以5.0g木质纤维素为原料,其最终干重损失达2.1g,溶液中总糖含量和还原糖含量均值分别为12.8 mg/mL和0.93 mg/mL.酵母菌发酵产乙醇的研究结果表明,最佳发酵时间为47h,碱-黏细菌甘蔗渣降解液发酵效果最好,乙醇产出达6.0％.结论:黏细菌联合2％ NaOH能有效降解甘蔗渣,提高乙醇产量.     

发酵木糖生产乙醇的野生菌和转基因菌的研究进展

木糖发酵是利用植物纤维原料生物转化制取乙醇工业化生产的技术基础和关键。野生酵母中有些种属菌株可以高效利用木糖产生乙醇,其中毕赤酵母（Pichiastipim）的乙醇转化速度最高达到0．99g／L／h,转化率几乎接近理论值0．5g／g,发酵液中最高乙醇浓度可迭到（61±9）g／L。但工业生产中要达到毕赤酵母所要求的微氧最佳发酵条件比较困难。近十几年来许多研究尝试根据代谢工程原理,利用基因工程技术对酿酒酵母进行改造。从而提高其发酵木糖产生乙醇的能力。这些研究大多是将毕赤酵母的一些木糖发酵关键酶基因（XYL1、XYL2、XYL3以及ADHl、ADH2等）转入酿酒酵母细胞内,并试图得到正常转录和表达。但到目前为止,大部分的重组菌株的乙醇发酵性能还没有达到工业生产的要求。     

表面展示表达果胶酯酶的重组酿酒酵母构建及乙醇发酵

【目的】以淀粉为原料的乙醇发酵工艺仍然是当前燃料乙醇的主要生产方式。然而,一些原料中含有的果胶物质不仅降低了乙醇产率,而且会导致醪液粘度增大,从而会进一步影响传质和传热、增加设备负担等。构建能够自主降解果胶质的重组酿酒酵母并应用于燃料乙醇生产是值得探索的领域。【方法】论文将来源于黑曲霉的果胶酯酶基因克隆于α因子信号肽下游并通过酵母α-凝集素C-端蛋白的介导构建了在细胞表面锚定表达果胶酯酶的重组酿酒酵母PE。【结果】重组酵母的果胶酯酶表达水平达到2.6 U/g(菌体湿重),并进一步鉴定了重组果胶酯酶性质。以甘薯粉为原料的同步糖化发酵实验中,重组酵母PE的乙醇浓度和乙醇转化率分别达到95 g/L和88.1%,与出发菌株相比提高了2.2%。更重要的是,表面展示果胶酯酶能够显著降低发酵过程中的发酵液粘度。【结论】通过在工业酿酒酵母表面展示表达果胶酯酶不仅能够提高糖化酶等的作用效果和酿酒酵母的代谢能力,而且能够显著降低乙醇生产过程中发酵液的粘度,将对工业规模乙醇生产在降低设备负担、节约能耗方面具有一定的潜在价值。     

利用葡萄糖废母液生产酒精的研究

选育出两株利用葡萄糖废母液生产酒精的菌株S_(995)和S_8。S_(095)用于70％母液和30％糖蜜混合连续酒精发酵,醪液中酒精份平均可达10.1％。S_8用于50％、70％母液和50％、30％玉米糖化醪混合生产酒精,醪液中酒精份可达12.37％(实验室数据)和10％(实际生产数据)。     

应用固定化酵母菌提高低盐固态酱油质量的研究

本文采用聚乙烯醇作载体,通过包埋法将酵母菌固定化,制成φ3mm的固定化菌小球。应用在低盐固态发酵酱油的后发酵上,收到了良好的效果。该固定化菌在盐含量为15％以上的酱油中长期浸泡,强度和弹性良好,包埋的菌体生长、繁殖可达10~9/g载体。该固定化菌连续使用两个月,活力仍保留80％以上。固定化菌处理的酱油经气相色谱分析,某些微量成分明显增加,其中乙醇含量可增大至原酱油的20倍以上。酱油作为调味品,在我国已食用多年。传统工艺酿造酱油,由于酱醪的泥浆态和高食盐含量,酱醪发酵需要半年以