以菊芋为原料发酵生产甘露醇的研究

研究7株乳酸菌发酵菊芋生产甘露醇的能力.其中,有5株乳酸菌无须添加氮源和无机盐,能够有效转化40 g/L糖化菊芋汁中的果糖合成甘露醇.进一步发酵还原糖浓度为169 g/L的浓缩汁时,通过比较甘露醇产量和还原糖利用率,选择了一株能有效转化糖化菊芋汁中果糖合成甘露醇的菌株M-1,可产出80 g/L甘露醇.分析碳源比例对M-1发酵的影响,培养基中果糖和葡萄糖的浓度比为4∶1时,M-1产出甘露醇73.8 g/L,还原糖转化率达74.10 %.进一步证明糖化菊芋汁的糖成分满足需要,可作为甘露醇生产的合适发酵原料.     

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。     

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。     

菊芋发酵提取生物乙醇研究

为优化发酵提取乙醇工艺,在分析菊芋制备生物乙醇优势的同时,研究了菊芋原料粉碎度、发酵初始pH、发酵料水比对乙醇发酵的影响.结果表明:菊芋原料粉碎度为60～80目,发酵初始pH为4.5,料水比为1∶2.5适合菊芋发酵提取生物乙醇,可以提高乙醇生产率.     

固定化菊粉酶酶解菊芋提取液制备果糖的研究

[目的]研究固定化菊粉酶酶解菊芋提取液制备果糖的适宜反应条件。[方法]以菊芋提取液为原料,以固定化菊粉酶酶法制备果糖,采用蒽酮比色法测定总糖含量,采用3,5-二硝基水杨酸法测定果糖含量,研究了底物浓度、反应温度、pH值、加酶量对果糖制备的影响。[结果]底物浓度、反应温度、pH值、加酶量对果糖制备均有显著影响。固定化菊粉酶酶解菊芋提取液制备果糖的适宜反应条件为:底物浓度10%(W/V),反应温度60℃,pH值5.0,加酶量3.0U/g菊糖。在适宜条件下反应12h,底物降解率为98.2%,果糖占总糖的87.6%,总转化率高。[结论]固定化菊粉酶既保持了游离酶的活性,又具有固定酶的功效,具有实用价值。     

菊芋乳酸菌饮料生产工艺及稳定性研究

以菊芋(Jerusalem artichoke)为原料制备菊芋汁,灭菌后接种经驯化的保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌进行发酵,采用单因素和正交试验,确定了制备菊芋乳酸菌饮料的最佳发酵条件、稳定剂配方,并对发酵过程中菌种生长规律、p H值、酸度以及总糖和还原糖含量变化情况进行了分析。结果表明,在接种量6%、发酵温度43℃、发酵时间24 h条件下,菊芋乳酸菌饮料乳酸产量、感官品质俱佳,酸度为1.17%,活菌数可达1.2×109CFU/m L以上,饮料中还原糖、蔗糖被乳酸菌优先利用,多糖(菊糖)几乎全部保留。最优稳定剂配方为:黄原胶0.015%、CMC 0.009%、海藻酸钠0.004%,制备的饮料均匀一致,离心沉淀率仅为0.25%。菊芋乳酸菌饮料兼有菊芋的风味和适当发酵乳酸气味,是一种酸甜适中、健康营养的功能饮料。     

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。     

菊芋制备生物乙醇的研究进展

从发酵工艺、栽培、收获等方面概述了国内外菊芋制备生物乙醇方面的研究进展,在分析菊芋制备生物乙醇的优势的同时,提出了菊芋制备生物乙醇产业化中尚待解决的一些问题。     

南极菌株SC-5同步糖化发酵甜高粱秆生产纤维素乙醇的研究

利用从南极土壤中分离筛选的产低温纤维素酶菌株SC-5,以甜高粱秆为发酵底物,开展同步糖化发酵生产纤维素乙醇试验研究。结果表明:SC-5低温纤维素酶,底物亲合性好,最适pH值为6.0,最适作用温度为40℃,pH适应性广,热稳定性好,乙醇耐受性好。同步发酵1.0 kg甜高粱秆可生产45 g乙醇,乙醇生产效率较高,发酵工艺简单实用。     

运动发酵单胞菌表达载体的构建

能源和环境问题是目前制约世界经济发展的两大难题,利用微生物生产燃料乙醇,已引起各国的普遍关注。运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是目前发现的乙醇发酵能力最强的微生物之一,但其只能以葡萄糖、果糖和蔗糖为底物。为了扩大运动发酵单胞菌的底物利用范围,本研究构建了重组表达载体pBPSG、pBPSE、pBPSGE,将瑞氏木霉内切葡聚糖酶基因和黑曲霉葡萄糖淀粉酶基因引入运动发酵单胞菌ATCC31821,在运动发酵单胞菌内源强启动子和转录终止信号的调控下获得表达,在胞外和胞内都检测到了活性,这为下一步试验打下基础。     

酒精发酵非结构动力学模型及其参数估计

对1株产高浓度酒精的酿酒酵母的间歇发酵动力学进行了研究。建立了非结构发酵动力学模型, 以描述高基质(葡萄糖)和高产物(酒精)浓度条件下的酒精间歇发酵过程,采用改进遗传算法对非结构发酵动力学 模型中的参数进行了求取,并将该模型用于预测24．7％初糖浓度下的酒精间歇发酵,预测结果显示该模型可应用 于高基质(葡萄糖)和高产物(酒精)浓度条件下的酒精发酵过程。     

响应曲面法优化酵母菌发酵产乙醇的工艺

[目的]应用响应曲面法优化酵母菌发酵产乙醇的工艺。[方法]首先以初糖浓度为因子进行单因素试验,大致确定乙醇产量较高时初糖浓度的范围;然后分析试验条件,应用Box-Behnken的中心组合设计,以初糖浓度、发酵温度和发酵时间为因素,以酿酒酵母发酵过程中乙醇产量的变化为响应值,进行试验,运用SAS统计软件对试验数据进行分析,建立二次响应面回归模型,得出重要因素的最佳水平,从而确定最佳的发酵条件。[结果]经响应曲面法优化获得的酿酒酵母发酵生产乙醇的工艺参数为：初糖浓度24.72%,发酵温度36.05℃,发酵时间50.65h,在此优化条件下,获得的乙醇产量达137.59g/L。[结论]该研究可为提高生物发酵产乙醇的量提供科学依据。     

塔拉纤维剩余物酶解液发酵制备乙醇工艺研究

以塔拉纤维剩余物酶解液为原料,采用固定化酵母发酵方式制备乙醇,通过单因素和正交优化试验进行工艺优化。结果表明:最优工艺条件为海藻酸钠与酵母质量比1∶2.0、酵母用量1.5 g、底物糖质量分数30%。各个因素对发酵制乙醇影响的顺序为海藻酸钠与酵母质量比＞底物糖质量分数＞酵母用量。最优工艺条件下,乙醇产率为76.74%,酶解液中底物糖利用率达到97.18%。考虑到乙醇产率和发酵成本,固定化酵母可以重复使用3次。      

基于分批添加策略的高浓度玉米生料酒精发酵

[目的]优化高浓度玉米生料酒精发酵的工艺。[方法]在外环流式发酵罐中,考察了起始发酵醪加入量、起始添加时间、添加间隔时间及每批添加量等因素对玉米生料酒精发酵的影响,并将优化工艺应用于高浓度酒精的发酵。[结果]按料水比1.0∶2.3,添加100AUN/g原料的生淀粉酶获得初始发酵醪,取30%加入外环流式发酵罐,接种发酵,至2 h起每30 min添加5%的剩余发酵醪,30℃恒温发酵72 h,发酵终点酒精度达到120.0 g/L,淀粉利用率为90.08%,与普通工艺相比酒精度提高了15.3%。将该工艺进一步应用于高浓度生料酒精发酵,当料水比为1.0∶1.8时,酒精度达到133.6 g/L,淀粉利用率为86.6%。[结论]该试验提出的分批添加强制循环生料酒精发酵工艺能明显提高酒精浓度和淀粉利用率,有利于高效、清洁酒精生产工艺的建立。     

木薯联合产乙醇和产沼气的研究

[目的]找到一种木薯的资源化利用途径。[方法]通过优化现有工艺,提高木薯乙醇的出酒率;同时对酒精废醪液进行沼气发酵,达到资源化利用的效果。[结果]通过添加复合酶制剂以及对各工段进行优化,最终出酒率比现有工艺提高约2个百分点。酒精废醪液发酵产生的沼气能替代酒精生产中的一部分煤,产生的沼液、沼渣可做有机肥,节约成本的同时减轻对环境的污染。[结论]木薯通过发酵产乙醇,产生的废醪液再进行沼气发酵是一种较好的资源化利用途径。     

低pH值处理技术在树干毕赤酵母酒精连续发酵中的应用

[目的]解决连续发酵中杂菌污染的问题。[方法]树干毕赤酵母（Pichia stipitis）二级连续发酵戊糖己糖时采用低pH值处理技术来抑制杂菌。[结果]采用低pH值处理技术后,以15 g/L木糖和30 g/L葡萄糖混合物为发酵底物,发酵温度（35±1）℃,底物流加速度30 ml/h,二级连续发酵液中酒精平均浓度为15.22 g/L,还原糖利用为95.66%。该系统在连续发酵22 d的运行中从未发现染菌现象,发酵操作相当稳定。[结论]树干毕赤酵母对低pH值处理有良好的驯化适应性,pH值为2.40~3.60的处理条件对树干毕赤酵母完全可行。     

膜生物反应器封闭循环系统中酿酒酵母连续发酵动力学研究

研究了酿酒酵母在封闭循环膜生物反应器中的连续发酵动力学特征。结果表明,当发酵液中乙醇浓度升高时,细胞比生长率,基质比消耗速率和细胞得率系数都呈下降趋势,当细胞得率减小时产物得率倾向于增加。基于细胞生长和基质消耗的不同的线性抑制动力学模型能较好的描述实验结果。拟合数据表明当乙醇浓度超过66 g/L时,细胞生长受到完全抑制,如果超过82 g/L,细胞不再进行代谢活动消耗基质,这与硅橡胶膜生物反应器内观察到的实验现象相似。在长时间封闭循环发酵系统内,细胞最大比生长速率仅为0.022 h^-1,这可能与长期发酵过程副产物累积对细胞的抑制有关,也说明一定时间后系统达到动态平衡状态。     

木薯同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺优化

[目的]优化木薯同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺.[方法]在实验室进行发酵试验,通过前期单因素试验的结果选取了3个对发酵结果影响较大的因素：发酵时间、发酵温度、料水比按正交试验设计方案进行发酵条件的优化.[结果]试验表明,3个因素对木薯同步糖化生产燃料乙醇的影响作用的主次顺序为发酵时间、发酵温度、料水比;优化方案为：料水比1∶2.5 g/ml,发酵温度32℃,发酵时间54 h,优化后的发酵结果酒度达到了14.3％ （V/V）,原料转化率达到了30.7％.[结论]研究可为木薯发酵生产燃料乙醇提供理论依据.     

红麻秸秆发酵转化燃料乙醇

红麻秸秆含纤维素42.31%、半纤维素22.58%、木质素23.79%.分别采用热水和3%硫酸、1.5%烧碱溶液对红麻秸秆进行预处理(121℃,60 min),通过纤维素酶催化水解,红麻秸秆平均纤维素转化率分别达到12.23%、25.62%和85.34%,说明碱性预处理比较适合.以10 g碱处理红麻秸秆样品为底物的同步糖化发酵试验表明,当发酵168 h后,乙醇浓度达到26.06 mg.mL-1,乙醇产率达到理论产率的76.71%.