糖化发酵在纤维乙醇生产中的应用研究进展

利用纤维类物质生产燃料乙醇已成为解决能源问题的重要方法。针对糖化发酵生产纤维乙醇的水解反应和发酵进程进行探讨,综述了木质纤维素生产乙醇的发酵方法、发酵菌种的选择、发酵抑制物及其去除方法,可为乙醇生产提供指导和借鉴。     

纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展,主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

木质纤维素发酵转化乳酸研究进展

木质纤维素转化乳酸的重要环节包括木质纤维素原料预处理、纤维原料水解和乳酸发酵。现阶段发酵生产乳酸存在的主要问题有原料利用率低、酶用量大、产物浓度低以及产品不易分离等,对这些问题进行了分析并提出解决方法。     

产物诱变选育鼠李糖脂高产菌株的研究

对鼠李糖脂生产菌种假单胞菌Pseudomonas sp. sy3进行自身产物诱变选育高产菌株,并对生产鼠李糖脂的培养基和发酵条件进行了研究.经过鼠李糖脂产物诱变,获得1株鼠李糖脂产量较高的正突变株322,该突变菌株鼠李糖脂产量达到27.5 g/L,比出发菌株提高了57.14;.     

槐糖脂的生物合成

槐糖脂是一类重要的糖脂类生物表面活性剂。由于其产量较高并具有低毒性、生物可降解性及良好的生物学活性(如抑菌、抗病毒、抗肿瘤活性)等优点,在石油工业、环境保护、医药行业等领域都具有较大的应用前景。文中综述了槐糖脂的结构及性质、产槐糖脂的菌株、槐糖脂的合成通路及合成中的特异酶、槐糖脂产生菌的遗传改造等。     

木质纤维素类农业废弃物生物转化资源化研究进展

木质纤维素类农业废弃物生物质资源的合理利用,对减少环境污染、缓解能源危机具有重要意义。简述了国内外木质纤维素类生物质资源化利用技术,着重对木质纤维素类农业废弃物生产燃料乙醇、厌氧发酵产甲烷（CH4）和产氢（H2）领域研究进展进行了论述。     

嗜热菌乙醇代谢途径研究进展

微生物利用木质纤维素发酵生产乙醇是可再生能源发展策略之一。人们对常温菌发酵生产乙醇的代谢途径和机理进行了广泛深入的研究。目前天然高效发酵产乙醇菌不能利用五碳糖,因为能利用五碳糖的常温菌乙醇产率低。随着产乙醇嗜热微生物的深入研究,嗜热菌发酵产乙醇的发展为研究带来了契机。文中综述了发酵产乙醇嗜热菌的种类、代谢途径及其关键酶功能特性的研究进展。     

生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

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。     

以马铃薯渣为原料的沼气发酵预处理条件研究

马铃薯渣的预处理对于其沼气发酵至关重要。为明确马铃薯渣适宜的预处理条件,在确定最佳碳氮比的基础上,通过单因素分析和正交实验考察酸化时间、木质纤维素分解复合菌系接种量以及发酵辅料比例对预处理的影响,并根据单因素结果进行正交试验。结果表明:酸化处理2 d、木质纤维素分解复合菌系的接种量为5%、添加50%的鸡粪作为发酵辅料,最终甲烷产量为7.72 m L·g-1,马铃薯渣的预处理效果最好。     

鼠李糖脂二糖脂强化酶解木质纤维素

将经过纯化的鼠李糖脂二糖脂添加于纤维素酶酶水解试验中,以稻草、竹叶为底物,分析水解过程中纤维素酶酶活(以FPA计)及还原糖浓度的变化特征,探讨和分析鼠李糖脂二糖脂对稻草和竹叶中木质纤维素水解产还原糖能力、纤维素酶活的稳定性、发酵液表面张力和pH值的影响作用.结果表明,添加鼠李糖脂二糖脂对木质纤维素类底物酶水解过程中还原糖浓度的增加、酶活稳定性的提高有明显的促进作用,并且其促进作用随着表面活性剂添加量的适量增加而增强,当添加量为0.24%时,稻草和竹叶还原糖的产量分别提高了17.19%和27.68%.此外,水解反应结束后,加入鼠李糖脂二糖脂的水解液表面张力值显著降低,且随着添加量的增高而降低,当添加量为0.24%时,可分别降至63.4和60.8mN·m~(-1)左右,而pH值的变化微小.     

联合生物加工木质纤维素生产生物乙醇的研究进展

木质纤维素乙醇的联合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)是将纤维素酶和半纤维素酶的生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合或部分组合,这过程通过一种微生物完成,工艺简单,操作方便,有利于降低生物转化过程的成本。本文主要介绍了在生产生物乙醇的过程中,使用能产纤维素酶且能发酵产乙醇的双功能单一菌株,尤其是真菌和一些嗜热微生物利用木质纤维素直接生产生物乙醇,或者通过基因工程将异源纤维素酶系统导入到一些生长较快、研究较为成熟的真菌表达系统或细菌表达系统中表达,最常研究的就是酿酒酵母和大肠杆菌。研究纤维素酶和半纤维素酶在酿酒酵母中表达的进展及利用酿酒酵母和大肠杆菌联合加工纤维素乙醇的策略。     

响应面法优化桂北金槐槐米固态发酵工艺条件

以桂北金槐(Sophora japonica cv.jinhuai)为原材料进行青霉菌(Penicillium)固态发酵,优选出桂北金槐槐米固态发酵的最佳工艺。以槲皮素含量为因变量,采用单因素试验和响应面法优化试验优化发酵条件。结果表明,根据所建模型得到发酵金槐槐米的最佳工艺为温度29.97℃、时间6.88 d、转速180.86 r/min,接种量3.93 mL,槲皮素预计含量为34.81 mg/g,在此基础上调整发酵参数,实际含量为33.67 mg/g,与预测值相近。证明响应面法优化槐米发酵工艺合理,为该药材的开发和利用提供参考。     

解淀粉芽孢杆菌产纤维素酶及其酶解能力相关研究进展

纤维素是地球上丰富的天然生物聚合物,是重要的可再生有机资源,在农作物秸秆中尤为丰富。纤维素、半纤维素和木质素混合组成木质纤维素,木质纤维素结构的复杂性限制自然界中大量秸秆的降解。纤维素酶是将纤维素降解成葡萄糖的一类酶的总称,主要作用于纤维素及其衍生物,在木质纤维素转化利用方面发挥核心作用。解淀粉芽孢杆菌是一类具有纤维素酶合成能力的细菌,其合成的纤维素酶具有产酶条件简单,培养周期短,酶活力高的特点,因此具有广泛的应用价值和前景。对近年来产纤维素酶解淀粉芽孢杆菌的筛选与发酵工艺及其特性进行综述,以期为纤维素酶的生产和应用提供理论帮助。     

裂褶菌对玉米秸秆木质纤维素的降解作用

采用固体发酵工艺,通过测定玉米秸秆中木质纤维素的含量及发酵后玉米秸秆结构的变化,探究裂褶菌对玉米秸秆中木质纤维素的降解作用,并用气质联相色谱(GC/MS)对木质纤维素的降解产物进行分析。结果表明:裂褶菌可产生4种与木质纤维素降解相关的酶(纤维素酶、木聚糖酶、木素过氧化物酶和锰过氧化物酶),且在发酵48~72 h 4种酶活力均可达到最高值。扫描电镜、X射线衍射及傅里叶红外光谱结果显示,裂褶菌固体发酵对玉米秸秆表面结构、结晶度及基团均有显著影响。此外,GC/MS结果也证实,裂褶菌降解后的玉米秸秆产物中出现了小分子芳香族化合物、烃类、棕榈酸等产物。以上结果表明,裂褶菌对玉米秸秆木质纤维素具有较强的降解能力。     

麦秸饲料转化中木质纤维素软化技术研究

为解决秸秆饲料转化中消化率低的问题,开发秸秆分解软化技术,优先分解部分半纤维素,以小麦秸秆为原料,以半纤维素分解为特色的分解菌复合系为接种剂,对麦秸进行高温发酵分解,通过检测秸秆木质纤维素各成分的动态、发酵参数变化,以及PCR-DGGE为手段的微生物群动态监测,研究秸秆木质纤维素结构松散的规律。结果表明,经过高温发酵,秸秆中半纤维素显著降解,9d时半纤维素和纤维素分别分解了11.2%和9.3%在高温发酵过程中,微生物群以细菌为主体,真菌种类较少,且细菌群中以接入的分解菌复合系的组成菌占优势。说明向高温发酵体系中添加分解菌复合系可以有效促进发酵进程,使麦秸在发酵第9d时半纤维素的降解达到要求,有效地松散了秸秆结构。     

秸秆类木质纤维原料产甲烷潜力及动力学分析

为进一步了解木质纤维素类物料内部组成成分对其厌氧消化的影响,以及木质纤维素类物料在厌氧发酵过程中的产气特性,从而为其在工程上的利用提供依据,使大型沼气工程发酵物料的评估和利用达到标准化、科学化和高效化。以玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆为研究对象,采用中温批次厌氧发酵工艺,接种物与底物挥发性固体(VS)比为2∶1,发酵温度(37±0.1)℃且固体浓度为10%,研究各木质纤维原料厌氧生物转化甲烷的潜力(BMP),并利用修正Gompertz模型对原料累积产甲烷过程进行动力学分析。结果表明:玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆各原料发酵底物总固体(TS)浓度为10%时的单位质量挥发性固体(VS)生物甲烷产量分别为266.86,225.19,286.24mL·g~(-1),占各自理论生物甲烷潜力(TMP)的83.8%、66.4%、90.8%,BMP1%时的反应时间分别为28,32,26d。不同秸秆的产甲烷潜力与原料组分中木质素和无定形全纤维素的含量有较大关系。采用修正Gompertz方程对累积产甲烷曲线拟合,能较好模拟玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆的累积产甲烷变化过程,拟合方程的R2分别为0.998,0.984,0.990;动力学常数K和延滞期时间λ分别为0.122,0.101,0.065d-1和0.35,0.57,0.48d,为木质纤维原料的产甲烷潜力评估预测及实际沼气生产中原料的选择提供依据。     

木质纤维素类物质生产燃料乙醇的研究进展

受全球油价不断上涨的影响,用植物体制取的生物燃料越来越被世界各国看好。受世界粮食短缺和土地有限的限制,用粮食长期大量生产燃料乙醇不是长远之计,木质纤维素类物质是世界上最广泛的可利用生物材料,因此,用木质纤维素类物质生产生物燃料是解决今后燃料短缺的有效途径。本文从木质纤维素生产燃料乙醇的利用原理及技术等方面进行了全面阐述。     

利用枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸

利用实验室筛选得到的一株枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA),主要对其发酵工艺参数进行了优化。先通过单因素优化及PB试验筛选重要因子,然后利用Box-Behnken优化发酵工艺最佳组合,获得了最佳培养基组成和最佳培养条件,且在摇床水平上使γ-PGA产量由最初的6.03 g·L~(-1)提高到10.98 g·L~(-1)。接着通过对补料工艺的探索,确定了最佳补料时间和补料配方,最后在5 L发酵罐上进行了放大生产,最终γ-PGA的最高产量可达到31.18 g·L~(-1)。     

绿色木霉降解稻草秸杆产葡萄糖工艺优化研究

[目的]采用响应曲面法对绿色木霉（Trichodermaviride）降解稻草秸杆产葡萄糖的工艺进行优化研究。[方法]首先通过Plackett-Burman试验从7个发酵参数中筛选出影响葡萄糖产量的3个主要因素,即发酵时间、pH值和料水比。然后利用Box-Behnken试验设计对此3个因素的最佳水平和交互作用进行研究,通过对试验结果的响应面分析得出降解秸秆产葡萄糖的最佳发酵条件。[结果]绿色木霉发酵降解秸秆产葡萄糖的最佳发酵条件为：发酵时间2d,pH值为4.5,料水比2.5%,在此条件下,葡萄糖产量可达191.70mg/g。与优化前相比,葡萄糖产量提高了137.58%。[结论]该研究提高了将稻草纤维素转化成葡萄糖的转化率,降低了生产成本,为后续发酵生产燃料乙醇打下了良好的基础。