固定化糖化酶-酵母菌连续发酵动力学研究

用恒流泵按不同的流量将浓度为20%高粱乳液(pH6.025)泵入固定化糖化酶-酵母菌填充量为50%的填充床生物反应器,在28℃条件下连续发酵,测得该连续发酵系统动力学参数是:酵母菌的比生长速率为0.524 h-1,细胞对基质的得率系数为0.0516,酒精生成动力学常数为40.291。     

接种密度、培养基中蔗糖和活性炭浓度对生物反应器内大花蕙兰原球茎增殖的影响

为了探明生物反应器内大花蕙兰原球茎增殖生长的影响因素,为大花蕙兰种苗生产中大量培养繁殖材料提供理论依据,以大花蕙兰茎尖诱导的原球茎为外植体,研究了接种量、蔗糖浓度、活性碳浓度对5 L气升式反应器内原球茎增殖和生长的影响。结果表明,大花蕙兰原球茎在5 L反应器内增殖时,接种量为20 g的处理原球茎鲜重显著优于10 g和30 g接种量处理;添加蔗糖30 g/L处理对大花蕙兰增殖生长有促进作用;活性炭浓度0.25 g/L处理原球茎的生长良好,高于0.25 g/L抑制原球茎的生长,增殖系数为7.5。利用5 L气升式生物反应器培养原球茎,接种量为20 g、蔗糖浓度为30 g/L、活性炭浓度为0.25 g/L时,大花蕙兰原球茎增殖较快,生长较好。     

厌氧流化床处理白酒废水的动力学研究

[目的]为厌氧流化床（AFB）的优化设计提供理论依据。[方法]采用自行设计的AFB反应器,废水水样取自某白酒厂的锅底水,接种污泥取自泸州老窖污水处理站的剩余活性污泥,通过建立数学模型对处理过程进行了动力学研究。[结果]利用Monod方程建立的基质降解速率动力学模型为μ=μmax.S/（Ks＋S）,稳态下动力学模型为μ=（dX/dt）/X,式中μ为比增长速率（h-1）,X为微生物平均浓度（g/L）;μmax为最大比增长速率（h-1）;Ks为饱和常数（g/L）;S为反应器内基质浓度（g/L）。μ=Kv,式中v为基质降解速率（g/（L.h））;K为速度常数。基质降解速率与比增长速率的关系式为dS/dt=-（1/K）.（dX/dt）.X=-（1/K）.[μmax.S/（Ks＋S）].X。白酒废水的气相色谱-质谱分析表明,其中含有高级脂肪酸和高级醇,影响基质降解速率和微生物生长速率。当废水中存在难厌氧生物降解物质时,Monod方程修正为μ=μmax.（S-Sn）/[Ks＋（S-Sn）],式中Sn为难生物降解物质的浓度（g/L）。试验结果的直线相关系数R为0.9577。[结论]该研究为AFB在白酒废水处理中的应用奠定了理论基础。     

酸性氧化亚铁硫杆菌动力学实验应用研究

基于微生物Monod模型,推导出AcidT.f菌在亚铁离子培养基中的细菌生长动力学方程.通过计算机模拟算法分析,确定不同初始条件下细菌生长动力学参数(K,Um,h).在一定初始条件下,分析基质(Fe2+)氧化速率与细菌浓度变化对应关系以及不同初始pH,Fe2+.接种量浓度对亚铁离子氧化速率的影响.实验表明,室温25℃,pH值为2,二价铁离子质量浓度在10 g/L时.其亚铁离子的氧化速率最大0.273 3g/(L ·h),K有最小值为0.156 6 g/t,,本实验对天然气生物脱硫中循环液[Fe2(SO4)3]的还原三价铁离子具有一定的指导意义.     

陶瓷载体固定化酵母细胞啤酒连续发酵动力学研究

采用陶瓷拉西环载体固定化酵母细胞,进行啤酒连续发酵,对发酵中的菌体生长、底物消耗、酒精生成等过程进行了动力学研究,建立了相应的动力学模型,并进行了参数拟合。发现当反应器体积为84.8 L、麦汁流量大于6.2 L/h时,拟合效果较好。     

菊芋生料联合生物加工发酵生产燃料乙醇

[目的]在联合生物加工技术发酵菊芋生料生成乙醇工艺中,降低高浓度菊芋生料醪液的黏度,使菊芋发酵乙醇浓度达到或超过目前玉米乙醇的行业水平。[方法]利用马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus),通过添加辅助酶制剂、改变拌料水温及优化补料方式等方法,降低发酵醪液黏度,提高菊芋生料的浓度,从而提高发酵终点的乙醇浓度并缩短发酵时间。[结果]最佳工艺条件为:45℃水拌料,pH 5.0,添加0.10%酒精复合酶,发酵初始干粉浓度为240 g/L,分别在发酵12和24 h补料,菊芋干粉终浓度可达到300 g/L,发酵时间48 h,乙醇浓度达到91.6 g/L,乙醇对糖的得率为0.464,为理论值的90.6%。[结论]此工艺为菊芋乙醇工业化的生产提供了有利条件。     

分批补料反应器中氧化乐果曲霉降解动力学的研究

采用分批补料培养方式,研究了葡萄糖和氧化乐果共基质体系中氧化乐果曲霉降解动力学过程。结果表明,葡萄糖浓度高有利于促进细胞生长和提高氧化乐果的降解速率;氧化乐果浓度超过320mg·L-1对曲霉生长有抑制作用;超过820mg·L-1,曲霉对氧化乐果的降解活性开始下降,表现出底物抑制效应。选择修正Monod方程底物抑制动力学通式,应用Mathcad数学工具对数据进行曲线拟合,得到了氧化乐果底物抑制降解动力学模型,其比降解速率为0.001067h-1,ks为1260,模型计算值和试验数据标准偏差为0.031。     

发酵抑制物和环境因子对游离及固定化酵母发酵的影响

研究固定化酵母和游离酵母在耐受副产物及产物乙醇抑制方面的表现,结果表明,固定化酵母耐受各种发酵抑制物能力均好于游离酵母,无论固定化酵母还是游离酵母发酵,其外源性添加发酵抑制物的临界浓度为甲酸4 g/L,乙酸4 g/L,乳酸15 g/L,乙醇40 g/L。另外固定化酵母耐受环境高糖渗透压及温度变化的能力同样强于游离酵母,在发酵初始糖浓达到100 g/L时,经36 h发酵,其发酵醪液中乙醇浓度为30.37 g/L,而游离酵母发酵乙醇浓度仅为23.65 g/L。在环境温度升至50℃时,游离酵母几乎不发酵,醪液中乙醇浓度仅为0.07 g/L,而固定化酵母发酵最终乙醇浓度为3.75 g/L。     

灵芝液体深层发酵高产胞内多糖菌株的筛选及其动力学研究

对实验室保藏的72株灵芝菌株液体深层发酵的终生物量和胞内多糖两个指标进行了分析,以胞内多糖得率为依据,筛选出了其中得率最高的G0041,G0045和G0059菌株,得率分别为(2.39±0.06)g/L、(2.28±0.03)g/L和(2.74±0.12)g/L,且3菌株在5%和1%水平上均存在显著性差异。对3个菌株进行动力学模型构建,得到了菌丝体生长、产物胞内多糖生成和底物葡萄糖消耗的动力学方程和方程参数;方程的建立为后续灵芝液体深层发酵胞内多糖的优化及其规模化生产提供了理论研究基础。     

接种量及蔗糖浓度对悬浮培养玫瑰茄细胞生长的影响

以悬浮培养玫瑰茄细胞为研究对象,探讨了不同初始接种量以及蔗糖浓度对玫瑰茄细胞生长的影响。结果表明随着接种量增大,细胞生长启动加快,但细胞比生长速率却逐渐降低,这表明细胞的分裂启动存在着密度依赖现象,而细胞的生长却存在密度抑制现象;在ρ（蔗糖）为２０～５－ｇ／Ｌ范围内,当ρ（蔗糖）为４０ｇ／Ｌ时,蔗糖是作为限制性基质而存在,而当ρ（蔗糖）超过４０ｇ／Ｌ时,蔗糖表现出基质抑制效应,这明显体现在玫瑰茄细     

AQUASIM建模中参数变量的影响研究——以ADM1模型中乙醇的研究为例(英文)

[目的]探讨AQUASIM建模中参数变量对厌氧消化模型的影响。[方法]根据现有的厌氧消化产生物气的实验结果,在AQUASIM中建立ADM1模型。研究参数变量对模型的影响。探讨的参数变量包括乙醇的衰减率,最大生长率以及产率等3个参数。[结果]乙醇的生物质衰减率为0.02每天,最大生长率为228kgCOD_S/kgCOD_X/d,产率为0.0295kgCOD_X/kgCOD_S。[结论]乙醇的生物质衰减率越大,乙醇的生物质积累量越少。最大生长率的变化,在一定变化范围内对厌氧消化模型影响甚微,而乙醇生物质产率的变化与乙醇生物质总量正相关。     

菊芋替代玉米发酵生产乙醇的初步研究

对以果糖基能源植物——菊芋作为唯一碳源,发酵生产乙醇的可行性进行了探讨。结果显示,酿酒酵母BY4742可以良好地利用菊芋水解产物生长和代谢,生物量和乙醇产量和葡萄糖或果糖做底物时相比无明显差异。当底物浓度较高时,菌种对糖化菊芋汁中还原糖的利用率明显下降,但是乙醇产量没有下降,说明菊芋中含有的一些可溶性蛋白、氨基酸和矿物质有可能被菌种代谢利用转化成乙醇。另外,还从经济角度简单分析了菊芋替代玉米发酵生产乙醇的优势和不足。     

纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展

以纤维素为原料生产乙醇主要包括预处理、水解和发酵三步重要的生物转化过程。由于纤维素原料本身的结晶度和难于降解性,木质纤维素原料生产乙醇,在水解之前要对原料进行物理法、化学法、物理-化学法和生物法等预处理才能获得较高的转化率;发酵工艺有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同步糖化发酵法、非等温同步糖化发酵法和复合水解发酵工艺等。综述了纤维素转化为燃料乙醇的原料预处理方法、糖化发酵工艺以及不同预处理方法、发酵工艺优缺点及适合的原料范围,并提出了纤维素乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维素燃料乙醇的产业化前景。     

不同温度条件对甜高粱茎秆汁液酒精发酵的影响

以可溶性糖含量为113 g/L的甜高粱茎秆汁液为试验原料,采用摇瓶发酵方法,在水浴摇床上进行发酵。试验中温度分别选取252、8、31、34和38℃5个梯度,分别考察其对固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取酒精过程中酒精产量、CO2失重率以及残糖含量的影响。结果表明,温度选取31℃时,可获得较高的酒精产量、CO2失重率以及较低的残糖含量。     

地衣芽胞杆菌WX-02补糖发酵聚γ-谷氨酸的工艺优化

以地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)WX-02为研究对象,在摇瓶发酵中得到优化的葡萄糖补料方案,即初始葡萄糖质量浓度为70g/L时,发酵至15h一次性补加15g/L葡萄糖。将此补料方案在3L发酵罐上进行验证,结果表明:发酵生物量和聚γ-谷氨酸产量最大值分别为3.9g/L和44.5g/L,与对照相比分别提高56%和50%;谷氨酸利用率达到46%,而对照中仅为30%。通过补糖可以提高生物量,提高对谷氨酸的利用率,从而提高聚γ-谷氨酸发酵水平。     

不同预处理方法对玉米秸秆酶解和乙醇发酵的影响

研究不同预处理方法对玉米秸秆酶解和乙醇发酵的影响。比较玉米秸秆经粉碎、汽爆和水热3种预处理后酶解液葡萄糖含量、酶解率、乙醇得率以及发酵液中抑制物乙酸、糠醛和羟甲基糠醛的含量,对不同预处理方法进行评价。结果表明:水热超细玉米秸秆能有效提高酶解率,在固液比2:10,酶解48h时,生成葡萄糖含量为60.6g.L-1,纤维素酶解率为63.13%,并且产生的乙酸、糠醛和羟甲基糠醛的含量很低;以此水解液发酵生产乙醇,乙醇含量为28.29g.L-1,乙醇得率为46.68%,为理论乙醇得率的91.5%。说明采用水热超细秸秆可有效提高纤维素酶解率和乙醇得率。     

限氧与通氧条件下米根霉ADH突变株的碳代谢特性

【目的】乙醇脱氢酶（ADH）是米根霉发酵生产L-乳酸代谢途径中的支路关键酶，选育米根霉ADH突变株，降低ADH活力，可以提高乳酸转化率。【方法】利用亚硝基胍（NTG）诱变米根霉As3.3462，在含丙烯醇的YPD选择培养基上筛选获得ADH突变株，研究了突变菌株在限氧与通氧条件下的乙醇、乳酸、ADH与L-乳酸脱氢酶（LDH）的特性。【结果】 获得11株ADH突变株，其中mut-2突变株在通氧和限氧条件下对乳酸的转化率比出发菌株分别提高了84.6%和175%，而对乙醇的转化分别下降了39.5%和59.8%。mut-2突变株的最大ADH活力在通氧和限氧条件下均比出发菌株降低，而LDH活力在限氧条件下显著增加，通氧条件下变化不明显。【结论】氧气的供给对米根霉发酵产L-乳酸的产物组成比例影响很大，限氧发酵条件下ADH活力提高，乙醇积累。结果还表明，通过筛选米根霉ADH突变株，是获得L-乳酸高产菌株的一种简单快速的有效手段。     

一株耐温酵母菌的生物学特性及其木薯酒精发酵特性(英文)

筛选得到一株适用于木薯淀粉酒精发酵的耐温性酵母菌株，并对该菌株的形态及部分生理和发酵特性进行了研究。结果表明该菌株为一株耐热、耐酸和耐乙醇的酵母菌属菌。其发酵最适温度为34℃，最适初始pH3.5。采用低温蒸煮工艺和25%（w/v）木薯淀粉醪进行发酵，48h产酒精10.67%（v/v），淀粉酒精转化率达理论值的93.1%，故该菌株适用于木薯淀粉的酒精发酵生产。     

三种草本能源植物在北京地区的产量和品质特性

【目的】研究柳枝稷(Panicum virgatum L.)、荻(Triarrhena sacchariflora(Maxim.)Nakai)和芦竹(Arundo donax L.)3种草本能源植物在北京地区的生物质产量和品质特性,为其合理利用提供依据。【方法】于2006-2009年在北京草业与环境研究发展中心试验基地进行田间试验,对产量和品质指标进行田间观测和室内分析。【结果】在北京地区,柳枝稷、荻和芦竹的最高生物质产量分别为28.33、29.67和34.46t·hm-2。3种草中,柳枝稷和荻生物质中纤维素、半纤维素含量较高,木质素含量较低,有利于纤维素乙醇转化;热值、灰熔点和C、H元素含量较高,N元素、灰分和水分含量较低,有利于直接燃烧、与煤混合燃烧和热解气化,但C/N较高,不利于沼气发酵。芦竹生物质中的水分、木质素和灰分含量高于柳枝稷和荻,对运输贮藏、乙醇转化和燃烧产生不利影响。【结论】柳枝稷、荻和芦竹均可作为优良的草本能源植物在北京及周边地区推广种植,但应根据转化利用途径及三种草的产量水平和品质特性进行合理选择。     

低能N+离子注入对酿酒酵母乙醇发酵活性的影响

[目的]研究低能N^＋离子注入对酿酒酵母乙醇发酵活性的影响。[方法]选取scerevisiaeAS2．399作为受体菌,经过不同剂量的低能N^＋离子注入后,确定最佳的注入参数,并研究离子注入对S．cerevisiae AS2．399乙醇发酵效率以及对乙醇发酵关键酶表达的影响。[结果]酿酒酵母As2．399在N^＋注入剂量为10×10^15 ions／cm^2条件下的存活率约为25％,传代培养后菌株发酵乙醇的产率约为0．42g/g（达到理论产率的84％）,相比于原始菌株有微弱提升,而与乙醇发酵相关的丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶酶活值分别达到0．53和2．47μmol／ml·min,大于原始菌株的相应酶活。[结论]该研究结果可为采用低能离子注入技术对酿酒酵母改良,以拓宽其利用底物的广度和提高发酵乙醇的效率奠定基础。