生物质酸水解副产物对糖液酵母发酵制备燃料乙醇的影响

研究了生物质原料酸水解副产物甲酸、乙酸、糠醛等对耐高温酿酒酵母发酵性能的影响.结果表明:耐高温酿酒酵母可耐受甲酸、乙酸、糠醛的最大质量浓度分别为2.0、5.0、8.0g/L;生物量和甲酸质量浓度(0～3.0 g/L)几乎表现为线性关系,且随甲酸质量浓度增大而下降.3种抑制剂对耐高温酿酒酵母发酵生产燃料乙醇的抑制性由大到...     

稀酸预处理玉米秸秆共发酵产乙醇抑制物的来源探究

针对己糖(葡萄糖)、戊糖(木糖)共发酵产纤维素乙醇抑制物控制的关键性瓶颈,分别以玉米秸秆及玉米秸秆中非木质素的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物为原料,并以0.75%稀硫酸和180℃预处理40 min得到5种稀酸预处理液。以60 g/L葡萄糖和30 g/L木糖为碳源,分别添加上述稀酸预处理液,比较了5种预处理液对休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)共发酵产乙醇的影响,并探究主要抑制物来源。结果表明:133 g/L全玉米秸秆稀酸预处理的降解物会完全抑制C.shehatae糖代谢和共发酵。在玉米秸秆稀酸预处理过程中,4类非木质素组分降解物均会导致乙醇得率下降,其中100 g/L纤维素降解物完全抑制木糖的发酵,半纤维素降解物同时抑制葡萄糖和木糖的发酵,甚至对酵母产生致死毒性,热水提取物和乙醇提取物降解物延滞糖利用和酵母生长。玉米秸秆共发酵产乙醇抑制物主要来自于纤维素和半纤维素在稀酸预处理中的降解反应,主要为甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛,同时还存在着其他降解产物的毒性或协同毒性。     

利用基因组DNA诱变技术选育高抑制物耐受性工业酵母菌

通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术,对乙醇工业酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的抑制物耐受性进行改造,获得了重组酿酒酵母HN-1-24,其抑制物耐受性能和发酵性能均得到了提高。重组菌株在含7 g/L乙酸和1 g/L糠醛的抑制物耐受性发酵培养基中,具有良好的糖转化率和乙醇产量,发酵100 g/L葡萄糖能够产生38 g/L乙醇。在纤维素水解液发酵培养中进行乙醇发酵,发现重组菌株的乙醇发酵效率明显快于原始菌株,发酵时间提前6 h,且发酵终点乙醇产量为37 g/L,比原始菌株HN-1提高了8.8%。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

玉米秸秆蒸汽爆破降解产物的分析

采用高效液相色谱(HPLC)和气质联用(GC-MS)色谱技术对玉米秸秆蒸汽爆破降解产物进行分析.玉米秸秆经蒸汽爆破预处理后,其纤维素、半纤维素和木质素降解损失分别为9.60%、47.98%和17.55%.采用HPLC对碳水化合物降解和分解产物定量分析,100g玉米秸秆预处理后,产生甲酸2.10g、乙酸2.00g、乙酰丙酸0.10g、5-羟甲基糠醛0.08g和糠醛0.13g.采用GC-MS对木质素和提取物降解产物定性分析,共检测出14种芳香类化合物、22种脂肪酸类化合物和5种呋喃化合物.     

玉米秸秆乙酰基水解产物对乙醇发酵的影响及去除策略

研究了木质纤维原料在预处理过程中半纤维素上乙酰基水解产生的乙酸对酿酒酵母、树干毕赤酵母乙醇发酵的影响,结果表明乙酸对戊糖、己糖酵母乙醇发酵均产生很大的影响。根据乙酸产生的特点,采用氢氧化钠法去除乙酸而尽量不降解纤维素和半纤维素,从源头上将乙酸与"糖"分开。在单因素(氢氧化钠质量浓度、温度、液固比和时间)试验的基础上,采用响应面分析进一步优化试验,结果表明,上述4个因素的影响从大到小依次为:氢氧化钠质量浓度、液固比、温度和时间。最佳条件为:NaOH 5.45 g/L,液固比13∶1(mL∶g),温度62℃,时间45 min。在此条件下乙酸去除率和木聚糖残留率分别为95.19%和87.80%。     

杨木稀酸预处理液木糖发酵产乙醇工艺条件的研究

以1.0%H2SO4在150℃预处理杨木屑20 min可水解溶出66.5%木聚糖和7.1%葡聚糖,生成以木糖为主、含有乙酸和甲酸等发酵抑制物的预处理液,脱毒后可采用Candida shehatae R发酵产乙醇,而Pichia stipitisNL23不能生长。减压蒸发加石灰中和法对预处理液的脱毒效果最佳,可脱除70.0%乙酸和40.0%甲酸,糖损失仅为5.0%~6.0%,C.shehataeR的耗糖率和乙醇得率可达到93.2%和83.6%。采用廉价的无机盐能够满足C.shehataeR发酵脱毒液的营养要求。由于包括乙酸和甲酸以外其它毒性物的抑制,C.shehataeR发酵脱毒液的适宜糖质量浓度为30.0 g/L,发酵12 h,耗糖率和乙醇得率为84.7%和75.3%,乙醇质量浓度达到最高值8.54 g/L,同时生成6.08 g/L木糖醇,C.shehataeR对木糖的利用未受葡萄糖的抑制。     

稀酸蒸汽爆破玉米秸秆预水解液的脱毒及乙醇发酵

以水洗稀酸蒸汽爆破玉米秸秆(ASC)得到的预水解液为原料,分析了ASC预水解液中可发酵性糖、碳水化合物降解产物和主要木质素降解产物的含量,研究了ASC预水解液乙醇发酵性能、3种脱毒方法对预水解液进行脱毒及乙醇发酵性能。研究结果表明,ASC预水解液中可发酵糖类主要含有木糖(49.50 g/L)及少量葡萄糖(9.80 g/L),可用于发酵制备乙醇,但含有大量抑制物不利于乙醇发酵,发酵60 h时的糖利用率和乙醇得率分别仅有87.96%和74.63%。ASC预水解液经过乙酸乙酯萃取、酵母吸附和亚硫酸钠处理3种方式脱毒后乙醇发酵性能均得到较大改善:经乙酸乙酯萃取脱毒后发酵36 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.40%和90.71%;经酵母吸附脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为97.83%和81.98%;经亚硫酸钠处理脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.55%和84.74%。虽然乙酸乙酯萃取脱毒效果最佳,但从工业应用前景来看,酵母吸附和亚硫酸钠处理是最佳选择。     

杨木酶解及多菌种共发酵生产燃料乙醇的研究

以风干的杨木为原料,通过蒸汽爆破处理后,用纤维素酶降解。酶解产物用ko11-大肠埃希氏菌、酿酒酵母和运动发酵单胞菌组合发酵。结果表明,ko11-大肠埃希氏菌与酿酒酵母混合发酵效果最好。通过条件的优化,100g木质纤维最高可产乙醇34.32g。     

糠醛渣/木薯渣混合底物同步糖化发酵转化乙醇研究

研究了糠醛渣(FR)经不同强度绿液-过氧化氢预处理脱木质素后,与木薯渣(CR)混合进行同步糖化发酵生产乙醇,通过改变原料底物浓度、纤维素酶用量和添加无患子表面活性剂来优化混合底物同步糖化发酵条件,并分析了发酵过程中乙醇和副产物的浓度变化。结果表明,在糠醛渣预处理条件为:底物质量浓度5g/L、温度80℃、H_2O_2用量为0.6g/g、绿液用量为2mL/g(以糠醛渣计)预处理时间3h,在此条件下糠醛渣木质素脱除率可达56.5%。同步糖化发酵产乙醇条件为无患子皂素表面活性剂添加量0.5g/L,纤维素酶用量12FPU/g,纤维二糖酶用量15IU/g,预处理后的糠醛渣与木薯渣混合作底物(质量比为2∶1),底物质量浓度200g/L时,发酵120h最终乙醇质量浓度可达56.6g/L,乙醇得率为86.3%。同步糖化发酵过程中添加无患子皂素表面活性剂不仅降低了纤维素酶用量,还可延缓副产物乳酸的形成,减小甘油生产波动。     

紫外诱变提高Pachysolen tannophilus单宁耐受性及产燃料乙醇性能

通过对Pachysolen tannophilus 1770进行紫外诱变和单宁浓度梯度驯化培养,以乙醇产量为筛选指标,筛选获得2株稳定的单宁耐受性突变株P05和P18。比较了突变菌株P18与原始菌株P.tannophilus 1770的单宁耐受性,乙醇耐受性和发酵橡子淀粉产乙醇的情况。结果表明,P05和P18有稳定的遗传特性,经5代传代后发酵70 g/L除单宁的橡子淀粉时,P05和P18发酵液中乙醇质量浓度达到71.30和77.07 g/L,较原始出发菌株P.tannophilus 1770增加了13.95%和23.17%。P18有较好的乙醇耐受性和单宁耐受性,相比原始菌株P.tannophilus 1770,在含单宁2.00%的培养基中,P18生物量增加53.33%,在含单宁2.50%的培养基中生物量增加43.48%;在含乙醇2.00%的培养基中生物量增加8.82%。采用突变菌株P18发酵橡子淀粉可以将橡实单宁的浸提取次数从5次减少到3次,从而可以简化生产工艺,降低生产成本。突变菌株P18发酵浸提3次橡子淀粉的最适发酵温度为30℃,最适初始p H值为5.5,最适接种量为6.0%~8.0%,在此发酵条件下发酵液中乙醇质量浓度达到85.18 g/L,乙醇产量达到0.37 g/g。     

速生杨二步超低酸水解液发酵制取燃料乙醇的研究

以速生杨二步超低酸水解方法获得的水解液为原料,在28℃、100 r/min等发酵条件下,选择热带假丝酵母(C.2.637)和酿酒酵母(S.2.699)分别对第一步和第二步水解液进行了发酵制取燃料乙醇的研究,并考查了Ca(OH)2中和、过中和、活性炭吸附等预处理方法及菌种预适应驯化对乙醇转化率的影响。结果表明:热带假丝酵母能够更好地利用第一步水解液生成菌体,适合生产单细胞蛋白;菌种驯化后发酵速度和乙醇转化率均有提高,尤其是以酿酒酵母发酵第二步水解液,乙醇转化率由14.45%增至39.37%;Ca(OH)2过中和的方法处理后的水解液,乙醇转化率有所增加;以五碳糖为主同时含有六碳糖的速生杨第一步水解液,假丝酵母发酵产乙醇的效果好于酿酒酵母。     

在Ru/C和甲酸(甲酸盐)体系中碱木质素水热解聚特性研究

在Ru/C和甲酸(甲酸盐)的共同作用下,275~350℃的亚临界水中,进行碱木质素的水热解聚反应。通过GC-MS定性分析和GC-FID定量分析,探究了供氢试剂及用量、反应温度、木质素分子级分对木质素水热解聚的影响。结果表明:在甲酸和Ru/C条件下,木质素解聚液相产物得率最高,组成较简单,具有较好催化降解效果;在甲酸添加量为0.8 mol/L,反应30 min时,木质素解聚液相产物最多,其中含量最高的单酚类物质为4-甲基愈创木酚,在主要单酚类物质中占32.77%,木质素水热解聚液相产物得率随温度升高而先增后减,并在325℃时取得峰值;L1、L2和L3是碱木质素的3个不同的分子级分,L1级分对木质素解聚液相产物得率贡献最大,达61.80%,且产物中单酚类物质总得率最高,为112.71 mg/g。其中,愈创木酚与4-甲基愈创木酚所占比例最高,可分别为35.38和35.52 mg/g;对木质素进行分级分离处理后再进行水热转化反应,有利于液相产物和单酚类物质得率的进一步提高。     

碱预处理玉米芯生物转化L-乳酸

玉米芯经碱预处理后,采用米根霉对其发酵制备L-乳酸,同时考察分步糖化发酵(SHF)和同步糖化发酵(SSF)两种工艺。实验结果表明,水洗碱预处理玉米芯酶水解性能优于未水洗碱预处理玉米芯,水洗过程可显著提高米根霉发酵性能。分步糖化发酵工艺下,米根霉于40℃下发酵48 h,可将含有31.84 g/L葡萄糖、6.38 g/L木糖的酶解液转化为14.65 g/L的L-乳酸,L-乳酸得率为0.29 g/g(以绝干物料计,下同);同步糖化发酵工艺下,米根霉40℃发酵36 h将底物质量浓度为50 g/L的水洗碱预处理玉米芯高效转化为L-乳酸,L-乳酸得率为0.44 g/g。     

翘鳞肉齿菌营养成分分析及价值评价

翘鳞肉齿菌子实体营养成分,氨基酸和矿质元素分析结果表明,翘鳞肉齿菌子实体含有丰定的粗蛋白和氨基酸,粗蛋白含量可达２５５．５ｇ／ｋｇ,所含地１６种氨基酸含总量为２０８．７ｇ／ｋｇ,其中有７种人体必需氨基酸,总量达到８８．６ｇ／ｋｇ,占氨基酸总量的４２．５％,子实体还含有多种矿质元素,说明翘鳞肉齿菌具有极高的营养价值。翘鳞肉齿菌菌丝和发酵液和氨基酸和元素分析结果表明,菌丝和发酵液的氨基酸含量也较高,分     

双灭活原生质体融合构建纤维燃料乙醇全糖发酵高产菌株研究

以嗜鞣管囊酵母P - 01(Pachusolen tannophilus)和南阳酒精酵母1308(Saccharomyces cerevi-siae)的单倍体D - 12为亲本,通过双灭活原生质体融合技术,获得一株能够进行全糖发酵的稳定的酵母融合株F10,发酵醪液乙醇体积分数达到1.3%,比亲株P - 01的0.95%提高了36.8%.对玉米秸秆水解液进行发酵表明,融合株F10发酵玉米秸秆时乙醇体积分数最高可达1.1%,远高于亲株.     

外源添加氨基酸对兽疫链球菌产透明质酸的影响

兽疫链球菌(Streptococcus zooepidemicus)是一种营养缺陷型菌株,其生长代谢需要外源添加各类营养因子。通过在兽疫链球菌发酵对数生长初期外源添加氨基酸的方式研究其对透明质酸生产的影响。结果表明,外源添加氨基酸对透明质酸的生产具有显著的促进作用。笔者初步研究了当添加质量浓度为0.5 g/L时,18种常见氨基酸对透明质酸产量的影响。在此基础上,在18种氨基酸中选取苯丙氨酸和丝氨酸对透明质酸合成进行浓度优化实验,结合细胞生长和代谢产物分析,更进一步研究氨基酸对透明质酸合成的影响。结果表明,苯丙氨酸和丝氨酸添加质量浓度分别为0.5 g/L和0.5 g/L时,透明质酸产量提高最大,与对照相比分别提高了18.05%和17.44%,菌体浓度均没有增加,但是乳酸浓度分别降低了9.93%和15.80%,说明氨基酸的添加不是通过增加菌体量来提高透明质酸产量,而是改变了碳源流向,减少了乳酸积累,使得透明质酸产量显著提高。本研究为高产透明质酸的发酵工艺提供了借鉴与依据。     

离子液体[Hmim][CF_3SO_3]在木质素及其模型化合物生物降解中的应用

研究了在室温下,离子液体[Hmim][CF_3SO_3]溶解木质素及其模型化合物后,与酶液在小分子有机酸作用下形成的三元液相平衡体系,及在此体系中进行酶促反应的过程。结果表明:小分子有机酸使水-离子液体形成的两相转化为均相的主要贡献是由羧基提供的,[Hmim][CF_3SO_3]在溶解木质素后依旧保留与有机酸和水形成三元相平衡体系的能力;以酶液作为水相,以溶解了木质素的离子液体作为疏水相,甲酸的掺入在起到平衡水相和疏水相的同时也作为木质素降解酶反应过程中的自由基稳定剂;在三元液相体系的反应中,离子液体引起酶的部分失活;随着反应的进行,碱木质素和木质素脱氢聚合物(DHPs)的降解率分别为56.5%和66.5%,甲氧基分别降低了46.7%和45.3%,生成的酚类化合物分别为204.7和207.0 mg/L,甲酸分别消耗了0.57和0.76 g。DHPs在降解过程中,由于甲酸的过度消耗导致了平衡体系的解体。