乙酸胁迫下东方伊萨酵母的蛋白组学分析

为了探究果酒酵母菌混合发酵下东方伊萨酵母(Issatchenkio orientalis 166,Io 166)耐受乙酸的分子机制,采用串联质谱标签(TMT)技术分析差异表达蛋白,进行乙酸胁迫条件下蛋白质组学的研究。结果表明,在对数生长期中期乙酸胁迫下Io 166生长会受到抑制,但Io 166会逐渐适应乙酸胁迫并产生抗性,胁迫4 h后共有461个蛋白差异表达,其中327个上调,134个下调。这些蛋白经注释和统计分析表明,在乙酸胁迫下,谷胱甘肽的合成增加,几种具有抗氧化特性的蛋白质(如PXP9、HYR1、CCP1)上调,对细胞耐受乙酸起到关键作用。此外,与氨基酸(如精氨酸)生物合成和代谢过程相关的蛋白差异表达,热激蛋白(HSP)高度表达以降解聚集和错误折叠的蛋白。本研究结果为Ⅰ.orientalis耐受乙酸提供了理论依据,并对提高果酒耐受乙酸发酵具有潜在的应用价值。     

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.     

汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化

该文对同步糖化发酵玉米秸秆生产纤维乙醇的工艺条件进行了研究,分别利用单因素试验和正交试验考察了影响发酵的工艺条件。结果显示：温度37℃、pH值4.8、底物15%（质量分数）、表面活性剂Tween-20 0.15%（质量分数）、纤维素酶用量30 U/g、酵母用2%的葡萄糖溶液活化,接种量5‰（相对底物干质量）、培养基的组成：KH2PO4 2.5 g/L,(NH4)2SO4 2.0 g/L,MgSO4·7H2O 0.15 g/L,CaCl2 0.35 g/L、发酵时间60 h为同步糖化发酵（SSF）生产乙醇的最优工艺条件,该条件下乙醇的体积分数为2.85%,乙醇得率达理论值的88.12%。     

嗜鞣管囊酵母木糖发酵乙醇高产突变株选育及其发酵特性

目前能够利用木糖发酵产乙醇的菌株很少且产量较低,对菌株进行诱变选育,可以提高其对木质纤维集的利用率.本试验选择嗜鞣管囊酵母As2.1585为原始菌株,采用15keV的低能氮离子进行注入诱变.随着注量的增加,菌体存活率曲线呈"马鞍型",综合考虑其存活率和正突变率,确定最佳诱变注量为12.5×1014ions/cm2,对诱...     

用基因组改组技术改良发酵木糖酵母Candida tropicalis XY-19的耐乙醇性能

Candida tropicalis XY-19是一株具有优良乙醇发酵性能的发酵木糖酵母,其发酵葡萄糖产乙醇性能与目前酒精工业生产菌种--安琪酒精酵母相近,但XY-19的耐乙醇性能远比安琪酒精酵母差,XY-19在含有超过7%（v/v）乙醇的培养基中不能生长。以XY-19为出发菌株,经紫外线诱变获得了5株能在7.5%（v/v）乙醇的培养基中旺盛生长的突变株,经Co-60诱变获得了8株能在含8%（v/v）乙醇的培养基中旺盛生长的突变株。然后,以紫外线诱变得到的5株菌和Co-60诱变得到的8株菌及耐乙醇性能较好的酿酒酵母（S.cerevisae Angel,S.cerevisae4608和S.cerevisae172）为出发菌株,经过4轮Genome shuffling结合木糖乙醇梯度平板的筛选,获得了4株（G3-13,G3-18,G3-57和G3-60）能够在12%乙醇平板上生长的菌株,其乙醇耐受性比野生菌株XY-19提高了71%,为将XY-19进一步开发成纤维质乙醇发酵的生产菌种奠定基础。本研究结果进一步体现了Genome shuffling技术在改良如乙醇耐受性等多基因控制性状上的突出优势,为工业生产菌种的快速有效改良提供了一种有效的方法。     

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.     

甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇的工艺优化研究

为了开发新型生物质能源,研究了用甜高粱茎秆生产燃料乙醇的工艺参数,在单因素试验的基础上用正交试验进行工艺参数的优化。结果表明,发酵温度、pH值、酵母营养盐对甜高粱秆固态发酵乙醇产率、起酵速度和发酵周期有显著影响;而酵母类型和装料系数只影响乙醇产率和起酵速度,对发酵周期无明显影响。试验中当装料系数为80%、pH 3.5、采用丹宝利酵母,添加营养盐2进行发酵时,最佳工艺参数为：发酵温度为22℃或25℃,营养盐添加量为0.02%,酵母接种量为0.08%,在此条件下发酵,最高酒精度可达6.6%（V/V）。该研究结果为中国燃料乙醇的发展提供科学依据。     

木质纤维素乙醇发酵研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。本文重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。     

甜高粱茎秆固态发酵制取燃料乙醇中试项目能耗分析

对以甜高粱茎秆为原料燃料乙醇中试项目的工艺进行了描述,对乙醇及副产品生产进行了能耗分析。该项目采用固态发酵工艺,乙醇转化率达到理论值的95.8%,并对剩余的茎秆渣进行综合利用,实现了余热回收利用,具有低排放的环保特性。项目年产无水乙醇1000t/a、发酵秸秆蛋白饲料1500t/a和秸秆纤维纸浆5000t/a。能耗分析表明,在考虑余热回收情况下,系统全年生产总能耗为4.31×106kW·h/a,无水乙醇的单位生产能耗为2759.67kW·h/t,蛋白饲料的单位生产能耗为36.86kW·h/t,秸秆纤维纸浆的单位生产能耗为298.41kW·h/t。无水乙醇生产工艺中回收余热量8.9×105kW·h/a。该系统中乙醇生产能量回收率为62.9%,高于以玉米等粮食原料生产乙醇的能量回收率。     

玉米秸秆湿氧化预处理同步糖化发酵酒精

为了找到适合的玉米秸秆生产酒精工艺,该文采用碱性湿氧化预处理（195℃,15 min,Na2CO3 2 g/L,O2 1 200 kPa）与同步糖化发酵对玉米秸秆制备酒精进行了研究。结果表明：经过预处理,90%纤维素保留在固体中,回收率为95.87%。固体部分利用纤维素酶处理,在50℃ 24 h酶解率达到了67.6%。底物8%（质量分数）,经过142 h同步糖化发酵,酒精产量达到了理论酒精产量的79.0%。假定五碳糖和六碳糖都能够被利用,相当于1 t玉米秸秆能够产生262.7 kg的酒精。发酵过程中没有明显的抑制作用。该文为玉米秸秆发酵生产酒精提供了试验数据。     

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。     

辐照预处理水稻秸秆酶解糖化与发酵产乙醇工艺

为探讨辐照预处理后木质纤维素在未脱毒的前提下发酵产乙醇的可行性,本研究以水洗脱毒的水稻秸秆为对照,对未采取脱毒处理的水稻秸秆进行酶解糖化与发酵产乙醇研究.结果表明:在15％底物浓度下,水洗脱毒对辐照水稻秸秆在酶解转化率和乙醇转化率没有明显提高,酶解72h后辐照秸秆和对照的纤维素转化率分别为64.11％和63.50％,同步糖化发酵72h后乙醇转化率分别为65.70％和67.45％;经物料衡算,100g水稻秸秆原料经射线辐照预处理或辐照水洗脱毒预处理后,再进行糖化发酵,可分别获得11.04g和9.62g乙醇.本研究为辐照在燃料乙醇领域的应用提供了参考.     

不同品种燕麦秸秆体外发酵产气特性的研究

采用改进的体外发酵产气技术评价8种不同燕麦品种秸秆的体外产气特性,分析并讨论不同品种燕麦秸秆发酵动力学参数的差异及其与营养成分之间的相关关系。结果表明,不同品种燕麦秸秆发酵动力学参数存在显著差异(P<0.05)。理论最大产气量(A)和产气速率(b)以B a iY an N o.4最高,极显著高于F 004和M eng Y an H-8631(P<0.01),A显著高于Y ou Y an N o.1(P<0.05);发酵延滞时间以B a iY an N o.4最短,而以M engY anH-8 6 3 1最长;ZaoY anN o.2和F 0 0 1的发酵液pH值显著高于0 7 0 4 6-1 8-1-2-3和B etty-1的;其他燕麦秸秆间差异不显著。相关分析表明,12、24、48 h产气量及产气速率(b)与中性洗涤可溶物减去灰分(NDS-A sh)及中性洗涤可溶物减去灰分后再减去粗蛋白质(NDS-A sh-CP)含量呈显著正相关,而与中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量呈显著负相关;理论最大产气量(A)仅与NDS-A sh及NDF-A sh-CP含量呈显著(P<0.05)正相关关系;而发酵延滞时间(LAG)则与中性洗涤纤维(NDF)含量呈显著正相关,而与NDS-A sh及NDF-A sh-CP含量呈显著负相关(P<0.05)。燕麦秸秆中的NDF及NDF-A sh-CP含量是影响燕麦秸秆发酵产气特性的主要因素。     

利用酒糟生物质发酵生产燃料乙醇的试验研究

研究了采用固态发酵工艺利用酒糟生物质生产燃料乙醇的工艺。向酒糟生物质中加入0.05%液化酶，0.06%糖化酶，0.8%纤维素酶，0.4‰TH-AADY，调整酒糟生物质的酸度为3.0，含水率为60%，起始温度为22～24℃，发酵周期为9 d的条件下，燃料乙醇产率可达4.18%。中试结果表明，该工艺可正常生产燃料乙醇，产率为4.03%。本研究可以为酒糟生物质资源的合理利用、消除酒糟对环境的污染、开发可再生新能源提供一条新工艺。     

尿素氨化预处理改善稻秸干法厌氧发酵特性

为了提高稻秸的可生物降解性,利用尿素氨化预处理方式,研究不同尿素质量分数（2%、4%、6%、8%、10%）和不同预处理温度（25、30、35、40、45、50℃）对稻秸预处理前后木质纤维素含量变化及干发酵产气特性的影响。结果表明：1）不同尿素质量分数对稻秸预处理效果影响显著,尿素预处理能够破坏稻秸木质纤维素的结构,预处理后稻秸的碳氮比降低,预处理后稻秸的累计产气量比未经处理组高20.67%～38.20%（P<0.05）,尿素质量分数为4%时效果较好;2）不同预处理温度对稻秸预处理效果影响不显著,尿素预处理效果主要受尿素质量分数的影响。研究结果为秸秆的预处理工艺提供参考,并为秸秆厌氧干发酵技术提供数据支持。     

产纤维素酶真菌混合发酵研究进展

总结了常见的分解纤维素真菌种类,并介绍了纤维素酶生产的方法。传统的利用单一菌种发酵纤维素材料的方法存在降解率低,发酵时间长等缺陷。而利用微生态原理,使用多个菌种进行混合发酵的方法被证明可以有效降解纤维素。重点介绍了固态混合发酵和液体混合发酵的工艺,并对产纤维素酶真菌混合发酵的前景作了预测。     

进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究

目前,中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料,但对于实际沼气工程的工艺控制,尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料,在中温条件下,利用纯牛粪、纯秸秆以及秸秆与牛粪干物质比(S:CM)=1:1、1:3、3:1条件的混合原料,按照不同干物质浓度(total solid,TS)=3%、6%、8%,梯次启动CSTR反应器,系统探讨物料配比与发酵浓度对反应器产气量、甲烷体积分数、pH值、氧化还原电位(oxidation-reductionpotential,ORP)、挥发酸(volatilefattyacids,VFAs)含量等运行特征的影响。结果表明,正常运行时,纯秸秆与纯牛粪条件下厌氧发酵产气效果显著低于混合原料,且所有条件下反应器的产气量基本都随着发酵浓度升高而升高。在发酵浓度为8%条件下,S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率在运行130和150 d后分别达到峰值0.78和0.76 L/(L·d)。随着反应器的持续运行,170 d后各反应器的产气率与pH值降低,而VFAs与ORP升高。S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率降低至0.6 L/(L·d),pH值降低至6.5左右。这主要是由于恒定的搅拌功率条件下,随着反应器内TS升高,搅拌转速降低,进而在反应器内产生搅拌死区与浮渣等问题,导致反应器内局部酸化,造成系统整体失稳。在启动期间,所有5个条件下反应器内ORP呈缓慢上升趋势。运行172 d后,S:CM=1:1条件下ORP迅速增加至高于–300 mV。总体而言,厌氧系统中VFA浓度随着进料中秸秆比例增加而增加,且丙酸积累发生并变得更加严重。这也在一定程度上表明,与采用秸秆与粪便混合原料厌氧发酵相比,采用纯秸秆原料厌氧发酵生产沼气厌氧反应器的运行稳定性较差。