固定化酵母粒子强化及其对甜高粱茎秆汁液乙醇发酵的影响

采用正交试验设计开展了三亚乙基四胺(TTA)和戊二醛(GLU)的浓度和处理时间对海藻酸钙固定化酵母粒子的化学强度影响的试验研究，并以甜高粱茎秆汁液为原料，在5 L的反应器中进行乙醇发酵试验，考察强化后的固定化酵母粒子对乙醇发酵的影响。结果表明，最优的固定酵母粒子强化处理的方案为：TTA浓度为0.5%，处理时间为120 min；GLU浓度为0.5%，处理时间为8 min。连续8批次的甜高粱茎秆汁液乙醇发酵试验结果表明，最优组合强化后固定化酵母粒子用于乙醇发酵时，平均乙醇得率和变异系数(CV%)分别为84.78%和8.08%，而未强化的固定化酵母籽子为84.32%和9.68%，可见，最优组合强化后的固定化酵母粒子的发酵性能略优于未强化的固定化酵母籽子。该文为固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取生物乙醇技术的研究提供了参考。     

固定化酵母粒子强化及其对甜高梁茎秆汁液乙醇发酵的影响

采用正交试验设计开展了三亚乙基四胺(TTA)和戊二醛(GLU)的浓度和处理时间对海藻酸钙固定化酵母粒子的化学强度影响的试验研究,并以甜高粱茎秆汁液为原料,在5 L的反应器中进行乙醇发酵试验,考察强化后的固定化酵母粒子对乙醇发酵的影响.结果表明,最优的固定酵母粒子强化处理的方案为TTA浓度为0.5%,处理时间为120 min;GLU浓度为0.5%,处理时间为8 min.连续8批次的甜高粱茎秆汁液乙醇发酵试验结果表明,最优组合强化后固定化酵母粒子用于乙醇发酵时,平均乙醇得率和变异系数(CV%)分别为84.78%和8.08%,而未强化的固定化酵母籽子为84.32%和9.68%,可见,最优组合强化后的固定化酵母粒子的发酵性能略优于未强化的固定化酵母籽子.该文为固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取生物乙醇技术的研究提供了参考.     

甜高粱茎秆汁液成分分析及浓缩贮藏的试验研究

为提高甜高粱茎秆汁液制取燃料乙醇的原料利用率,延长甜高粱茎秆及其汁液贮藏期限,测定了辽甜1号、早熟1号、醇甜2号三个甜高粱品种茎秆及其汁液的营养成分,采用浓缩法对甜高粱茎秆汁进行了贮藏试验.结果表明,三个品种都含有丰富的糖分,可以为酵母菌发酵制取酒精提供良好的碳源,但总氮和某些矿物质元素(如:Fe3 )不能满足酒精酵母的营养需要;甜高粱茎秆汁浓缩至4～5倍时,可以抑制汁液中大多数微生物的活动,使其中糖分不受损失;在试验设定的真空浓缩工艺条件下(55～60℃,0.15 Mpa)甜高粱茎秆汁中产酸微生物或水解酶类仍保持活性,使得还原糖占总糖的比率随贮藏时间延长而升高,这有利于酒精发酵.     

甜高粱茎汁固定化酵母乙醇发酵工艺优化的试验研究

以可溶性糖含量为113 g/L的甜高粱茎汁为试验原料,采用响应面法建立了甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产过程中,乙醇产量随温度、pH值和发酵时间变化的二次多项式数学模型.根据该模型进行了工艺参数的优选,以乙醇产量为指标,试验所得甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产优化工艺条件为:温度31.14℃,pH值4.53,发酵时间13.26 h,该条件下乙醇产量为39.51 g/L.并对模型进行了检验,验证了数学模型的有效性.     

甜高粱茎秆液态发酵制取乙醇工艺技术

甜高粱茎秆液态发酵制取乙醇工艺技术是国家高技术研究发展计划(863计划)《甜高粱茎秆制取乙醇》(课题编号:2001AA 514040)项目中关键技术之一,本文简要的论述了该项技术的工艺流程、工作原理和性能指标。该项研究成果主要以甜高粱茎秆汁液为原料,采用固定化酵母流化床快速发酵工艺,并克服了固定化细胞技术中普遍存在的载体机械强度低、使用寿命短等技术难题,同时根据乙醇酵母的生理、生化特性制定了一套适用于高技术的乙醇生产新工艺。该项技术具有发酵速度快、发酵率高,成熟醪酒份高、残糖低、能耗低。     

温度对固定化酵母酒精分批发酵的影响及动力学模型

该文以甜高粱茎秆汁液为原料,探讨了温度（25～37 ℃）对甜高粱汁固定化酵母酒精分批发酵的影响,并对不同温度下固定化酵母乙醇发酵的动力学模型进行了研究。结果表明：温度的升高可以提高细胞生长速率,但过高的温度却阻碍了细胞的生长,从而影响了酒精的产量。应用Hinshelwood模型,分别对酒精发酵过程中细胞生长动力学和酒精合成动力学进行了模拟,得到25～34℃范围内不同温度下各种动力学参数。在此基础上,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系,得到酒精分批发酵过程中酵母细胞质量浓度的变化同温度以及底物质量浓度之间的一般关系式,验证试验结果表明,该模型具有很好的适用性。     

甜高粱茎秆汁液固定化酵母酒精发酵的研究

本文应用一元线性回归分析法得出了甜高粱茎秆汁液锤度和可溶性总糖含量之间的关系。以甜高粱茎秆汁液为原料,在摇床及流化床反应器上进行了固定化酵母酒精发酵的试验研究。结果表明,以沈农甜杂2号甜高粱为原料,在摇床上作营养盐配比的正交试验,试验得出对提高酒精得率影响因素的主次顺序为：(NH₄)₂SO₄,K₂HPO₄,MgSO₄。最优组合为：0.125% K₂HPO₄,0.200%(NH₄)₂SO₄,0.050% MgSO₄。加营养盐的酒精得率比不加任何营养盐的酒精得率可提高4.0%～8.0%。K₂HPO₄,(NH₄)₂SO₄的配比对试验结果影响极显著,MgSO₄的配比对试验结果影响显著。在流化床反应器上试验,4种较优营养盐组合酒精得率近乎相等,比不加营养盐空白试验酒精得率高。从降低成本角度来讲,选择0.125% K₂HPO₄,0.200%(NH₄)₂SO₄,0.010% MgSO₄作为投产试验。本文为燃料乙醇的发展提供了科学的依据。     

甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇研究

该文通过研究甜高粱茎秆M-81E固态发酵生产燃料乙醇的主要影响因素,确定发酵条件为:耐高温酿酒酵母接种量为3%,发酵初始基质含水率为76%,添加0.25?Cl2,0.25%MgS04·7H2O,40℃发酵24 h,乙醇得率为6.42 g/(100g)甜高粱茎秆,转化率为90.5%,残糖含量低于0.3%;添加10 FPU/g纤维素酶和10 CBU/g β-葡萄糖苷酶,进行同步糖化固态发酵,乙醇得率为7.53 g/(100 g)甜高粱茎秆,与不添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的相比,乙醇得率提高了14.6%.     

甜高粱茎汁及茎渣同步糖化发酵工艺优化

为了提高甜高粱秸秆乙醇生产中茎汁和茎渣的利用,以甜高粱茎汁及其渣为发酵原料,对茎汁茎渣混合原料同步糖化乙醇发酵的工艺条件进行优化研究。采用Plackett-Burman(PB)筛选设计试验筛选出影响甜高粱茎秆渣汁同步糖化乙醇发酵的显著因素。采用响应面法建立了同步糖化发酵乙醇生产的乙醇产量数学模型。根据该模型进行了工艺参数的优化,以乙醇产量为指标,试验所得甜高粱茎秆渣汁同步糖化化乙醇发酵的优化工艺条件为:发酵温度36.58℃,混合纤维素酶添加量=23.5(FBU/m L)/35.25(CBU/m L),甜高粱渣汁质量体积比为8.2%,理论预测乙醇产量为89.2%,在此条件下进行验证试验,乙醇产量为88.98%,平均质量浓度,验证了数学模型的有效性,为提高甜高粱茎汁及茎渣混合原料同步糖化发酵产乙醇和提高发酵效率提供参考。     

能源作物甜高粱培育及能量转换技术研究

本文通过对选育的甜高粱杂交品种进行适应性种植试验,以及茎秆汁液发酵生产酒精的酒精转化试验,证明该品种具有杂交优势明显、生物产量高、发酵糖比例高、生长周期适宜、耐旱性较强、茎秆汁液酒精转化率高等特点。     

工业化自动多层翻板式豆粕固态发酵床的设计与试验

传统固态发酵条件难以控制、工业放大困难、能耗高、占地面积大,不能实现工业化流水线自动生产,更不能适应目前发酵行业规模化发展的需要。为了解决这些问题,运用现代工业设计理念,结合机械化及自动化控制技术,设计了可进行灭菌、接种、拌料、发酵的固态发酵装置。以此装置为基础,形成了集原料预处理、配料、发酵、干燥为一体的固态发酵生产系统,现已成功投产。以豆粕为原料,采用设计的生产线进行豆粕酶解发酵试验。在固态发酵期间,发酵相对湿度控制在38%~42%,而发酵24 h后,温度能稳定在37?C左右,适合微生物生长。发酵72 h结束后,饲料中酸溶性蛋白质量分数相对提高了21.2%,KOH溶解度从57.19%提高到了77.45%。结果表明:豆粕酶解发酵饲料的各项参数满足企业标准,产品质量优良。发酵过程中装置运行稳定,生产规模大,单批次最大生产量为10 t,满足工业化生产需要。该装置机械自动化水平高,可以连续批量生产,适用于生物饲料、生物肥料、生物色素、生物农药、生物燃料、生物酶制剂等多个领域。     

自然发酵和接种发酵方法对白菜品质的影响(简报)

以自然发酵和人工接种发酵(Lactobacillus pentosus 和 Leuconostoc.mesenteroides 为发酵剂)加工的白菜为材料,对比了两种加工白菜亚硝酸盐含量随时间的变化以及有益微生物(乳酸菌)和有害微生物数量的变化,并对其制品做了感观分析.结果得出人工接种发酵白菜中亚硝酸盐含量在发酵整个过程均比自然发酵的低,且未出现自然发酵白菜初期出现的"亚硝峰"; 人工接种发酵白菜中肠杆菌及乳酸菌之外的需氧嗜温菌的数量较自然发酵的少;乳酸菌数量较自然发酵的多;人工接种发酵白菜感官分析优于自然发酵.说明人工接种发酵白菜的品质优于自然发酵加工的制品.     

猪粪沼液中氨态氮含量的影响因素实验研究

通过猪粪在不同工艺条件下的厌氧发酵实验,研究了以猪粪为发酵原料所产沼液中氨态氮含量的各种影响因素及其最优发酵工艺技术。沼液中的氨态氮含量随发酵时间呈增长趋势,发酵温度为15℃时的增长速度缓慢,而发酵温度为30℃以上时的增长明显加速,适宜的搅拌速度和较高的原料浓度也有利于氨态氮含量的迅速增加。并且,pH值对沼液中的氨态氮含量有较大影响,发酵液呈酸性时的沼液中氨态氮含量随发酵时间逐渐减少,而碱性发酵液的沼液中氨态氮含量随发酵时间不断增加。沼液中氨态氮含量达到最大时的可控发酵工艺条件为：发酵时间,5 d;发酵温度：30℃;原料浓度,3.7%。     

发酵时间对有机物料发酵流体成分含量变化及对连作苹果生物量的影响

为探明不同季节不同发酵时间有机物料发酵流体成分含量变化及其对连作苹果生物量的影响,本研究选择富士/八棱海棠二年生嫁接苗为试材,设置季节（春、 夏、 秋）和发酵时间（30 d、 45 d、 60 d）两个因素,共9个处理,盆栽条件下对发酵流体成分含量与连作苹果幼树生长间的关联进行了研究。结果表明,有机物料发酵流体可以减轻苹果连作障碍,与对照相比,施入春、 夏、 秋分别发酵60 d、 45 d、 45 d的发酵流体的植株干重分别增加了22.42%、 22.82%和19.63%。从总体上看,测定范围内夏、 秋季处理发酵流体相关成分平均含量大于春季处理,同时随着发酵时间的延长发酵流体相关成分含量有增大的趋势。其中春季发酵60 d、 夏季和秋季发酵45 d发酵流体相关成分含量最高,且对促进连作苹果幼树株高、 地茎、 鲜重及干重增加的影响最大。在发酵流体相关成分中与苹果幼树生长相关性最大的为细胞分裂素（6BA）、 维生素B12（VB12）、 苹果酸、 氨基酸和乙酸,与植株干重的相关系数分别为0.65、 0.81、 0.53、 0.51和-0.5。     

Solid-substrate fermentation of corn fiber by Phanerochaete chrysosporium and subsequent fermentation of hydrolysate into ethanol

The goal of this study was to develop a fungal process for ethanol production from corn fiber. Laboratory-scale solid-substrate fermentation was performed using the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium in 1 L polypropylene bottles as reactors via incubation at 37 degrees C for up to 3 days. Extracellular enzymes produced in situ by P. chrysosporium degraded lignin and enhanced saccharification of polysaccharides in corn fiber. The percentage biomass weight loss and Klason lignin reduction were 34 and 41%, respectively. Anaerobic incubation at 37 degrees C following 2 day incubation reduced the fungal sugar consumption and enhanced the in situ cellulolytic enzyme activities. Two days of aerobic solid-substrate fermentation of corn fiber with P. chrysosporium, followed by anaerobic static submerged-culture fermentation resulted in 1.7 g of ethanol/100 g of corn fiber in 6 days, whereas yeast ( Saccharomyces cerevisiae) cocultured with P. chrysosporium demonstrated enhanced ethanol production of 3 g of ethanol/100 g of corn fiber. Specific enzyme activity assays suggested starch and hemi/cellulose contribution of fermentable sugar.     

好氧预处理对干法沼气发酵产气量的影响及能量损失

研究好氧发酵预处理对干法沼气发酵产气效果的影响及能量损失情况,是以好氧发酵升温为预处理方式的干法沼气工程经济运行的重要依据.该文采用恒温沼气发酵装置,以牛粪及少量混合秸秆粉作为发酵原料,研究了不同好氧发酵预处理条件下,干法沼气发酵的产气效果并对其能量损失情况进行了分析探讨.结果表明:以牛粪为主要发酵原料时,好氧预处理对物料干法沼气发酵的产气量有较明显影响,随着好氧发酵时间增加和温度提高,总产气量减少,能量损失增大;好氧发酵预处理温度与沼气发酵温度相同(均为35℃)时,能量损失较少,好氧发酵升温法合理;好氧发酵预处理温度(55℃)显著高于沼气发酵温度,好氧发酵升温法会带来较大能量损失.因此,在对覆膜槽生物反应器操作时,应准确把握好氧发酵的时间和温度,一旦达剑所需温度,应立即转入沼气发酵,以提高沼气产量,减少能量损失.     

耐高温东方伊萨酵母乙醇发酵特性

燃料乙醇作为一种可再生清洁能源,越来越受到人们的广泛关注,选育出一株耐高温乙醇发酵菌株对于提高乙醇发酵效率、降低能耗和生产成本具有重要意义。该文对分离自烟叶腐解物中的耐高温乙醇发酵菌株HN-1进行生理生化特性试验及分子生物学鉴定,并对其发酵特性进行初步研究。结果表明:HN-1菌株为东方伊萨酵母,能够利用葡萄糖和果糖发酵生产乙醇,但不能利用木糖、半乳糖等。该菌株的最适生长温度为38℃,乙醇发酵的合适温度范围为38~45℃,且随着发酵温度的升高,乙醇生成速率加快,发酵时间缩短。38℃乙醇发酵的最适葡萄糖浓度为120 g/L,乙醇产量为58.19 g/L,乙醇产率为0.460 g/g。利用玉米秸秆水解液发酵,乙醇产量为20.74 g/L,乙醇产率为0.468 g/g,达到葡萄糖理论转化率的91.6%。该研究为生物乙醇的高温发酵提供了宝贵的菌种资源和技术支撑。     

液态发酵饲料连续发酵工艺

为建立一套液态发酵饲料的连续生产工艺，该研究以玉米-豆粕-麦麸混合物为发酵基质进行液态发酵菌株的筛选，通过监测发酵过程中液态饲料的pH值、乳酸菌数量、大肠杆菌数量、霉菌数量、酵母菌数量、酸溶蛋白质含量、可溶性糖含量等指标变化规律探究发酵菌株、连续发酵过程中保留比例、发酵温度、外源苯甲酸和外源酶制剂对发酵进程的调控及饲料营养价值的影响。结果表明：1）筛选出的乳酸菌菌株28-7具有较强的大肠杆菌抑制能力和产乳酸能力，发酵6 h时饲料pH值下降到4.45，发酵饲料中未检出大肠杆菌；2）接种乳酸菌28-7的连续发酵过程中，20%、30%、50%的保留比例对发酵饲料的pH值、乳酸菌数量、霉菌数量的影响差异不大，大肠杆菌均无检出，20%的保留比例可使连续发酵正向进行；3）外源非淀粉多糖酶的加入可显著提高发酵饲料中酸溶蛋白含量、酸溶蛋白/粗蛋白质比值和可溶性糖含量（P<0.05），外源苯甲酸的加入可有效抑制发酵过程中霉菌的增殖。4）37 ℃条件下发酵可显著提高饲料中酸溶蛋白含量、酸溶蛋白/粗蛋白质比值（P<0.05），3～12 、20 、37 ℃条件下获得的饲料的pH值<4.0、乳酸菌数量大于1010 CFU/mL，大肠杆菌、酵母、霉菌未检测出。综上，本研究建立的液态发酵生产工艺为：将乳酸菌28-7（接种量1.0×108 CFU/mL）、非淀粉多糖酶（250 g/kg）、苯甲酸（0.1 g/kg）于发酵起始时同时加入，以24 h为发酵周期、20%的保留比例在3～12 （冬季室温）、20 （春秋平均室温）、37 ℃（夏季平均室温）条件下进行生产。该工艺生产所得的液态发酵饲料色泽淡黄，富有温和的酸香味，饲料pH值<4.0，乳酸菌数量>1010 CFU/mL，酸溶蛋白含量、酸溶蛋白/粗蛋白质比值均显著提升（P<0.05），霉菌、酵母、大肠杆菌无检出，相比春、秋、冬3季，夏季生产更有利于饲料酸溶蛋白含量的提升（P<0.05）。     

Chemistry of color formation during rooibos fermentation

Nonenzymatic oxidative degradation of aspalathin, a dihydrochalcone unique to green rooibos (Aspalathus linearis), resulted in formation of the characteristic red-brown color of processed rooibos tea. As recently reported, two colorless dimers were formed by oxidative coupling. Incubations of aspalathin showed further distinct signals. Isolation by multilayer countercurrent chromatography (MLCCC) followed by preparative high-performance liquid chromatography (HPLC) led to pure substances. Subsequent analysis by NMR and MS techniques identified a third colorless dimeric compound. In addition for the first time, two colored structures with dibenzofuran skeleton, (S)- and (R)-3-(7,9-dihydroxy-2,3-dioxo-6-β-d-glucopyranosyl-3,4-dihydrodibenzo[b,d]furan-4a(2H)-yl) propionic acid, and their corresponding mechanistic precursors were unequivocally established. Color-dilution analysis revealed these compounds as the key chromophores of the incubated aspalathin solutions, ultimately being degraded to unknown, more stable tannin-like structures. Their mechanistic importance to color formation was further underlined by detection of the dibenzofurans also in fermented rooibos tea after trapping with o-phenylenediamine as their corresponding quinoxaline derivatives.