代谢木糖产乙醇的微生物研究进展

木糖作为纤维质原料水解液中第二大含量的糖,可达植物纤维质原料水解液的30%。能否充分利用木糖将是决定纤维质原料生产乙醇经济可行的关键因素。综述木糖发酵生产乙醇的背景、木糖发酵生产乙醇的自然微生物种类、木糖代谢途径及其机理以及近年来构建基因工程菌发酵木糖生产乙醇的研究进展,并对木糖发酵在乙醇工业上的一些问题进行了科学的探讨。     

微生物预处理对苹果渣原料糖化及燃料乙醇发酵效果的影响

【目的】研究微生物预处理途径制备苹果渣乙醇的特性,为纤维乙醇生产开拓新的廉价原料和低耗工艺提供技术支撑。【方法】以不同用量白腐菌(Trametes versicolor)或褐腐菌(Gloeophyllum trabeum)单菌预处理及其与黑曲霉(Aspergillus niger)复合的双菌预处理、半固态或液态配料对苹果渣进行不同的预处理,再分别采用2种黑曲霉菌株糖化,2种酵母和2种工艺发酵,测定不同步骤醪液的糖化产糖含量、总糖含量、乙醇生成量等。【结果】半固态条件下,0.8 mL白腐菌菌悬液单菌预处理的促进糖化效果最强,原料总糖含量提高70.8%。液态条件下,黑曲霉与白腐菌复合预处理促进苹果渣糖化能力最强,总糖含量提高66.2%;黑曲霉原始菌株与UA8菌株对半固态预处理后苹果渣未表现促进糖化的作用,对液态预处理苹果渣糖化作用明显,且以UA8菌株作用较强,糖化产糖量达到14.2~15.5 g/kg。黑曲霉与白腐菌组合的乙醇生成量均高于其他预处理组,且以液态配料方式高于半固态方式。啤酒酵母发酵醪的乙醇产量较安琪酵母有所提高;一步法发酵酒精生成高峰较二步法提前,发酵周期短。【结论】在各步骤选定的菌种和用量条件下,苹果渣经微生物预处理、一步法发酵的技术路线是一条高产纤维乙醇工艺,发酵8d内乙醇生成量达到228.4 mL/kg(干渣)。     

毕赤酵母发酵不同单糖产乙醇的研究

以毕赤酵母CBS 6054(Scheffersomyces stipitis)为试验菌株,用葡萄糖和半乳糖2种六碳糖,木糖和阿拉伯糖2种五碳糖分别作为惟一碳源进行发酵试验,测定毕赤酵母在不同培养基中的生长曲线、糖消耗情况、产物乙醇生成情况,由此研究该菌株发酵不同单糖的能力以及对应的产乙醇的潜力。结果表明该菌株对葡萄糖和木糖的发酵能力较强,且两者发酵情况相当;发酵半乳糖的能力居中;发酵阿拉伯糖的能力较弱。乙醇产量从高到低依次是葡萄糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖。     

木糖发酵拜氏梭菌的分离及发酵特性

【目的】分离获得同步利用葡萄糖与木糖的产丁醇菌株并对其五、六碳糖代谢动力学特性进行研究.【方法】以木糖为唯一碳源培养基,富集、筛选获得利用木糖产丁醇菌株;通过显微形态特征及16SrRNA序列分析对目的菌株进行分类鉴定;采用不同配比(2∶1、1∶2与1∶1)葡萄糖与木糖混合糖培养基对菌株的五、六碳糖代谢动力学特性进行研究.【结果】获得一株产丁醇菌株,鉴定菌株S3为Clostridium beijerinckii,命名为C.beijerinckii SE-2;葡萄糖与木糖代谢速度比较发现其对葡萄糖与木糖的利用速率基本相当,混合糖发酵动力学分析进一步说明菌株对木糖的代谢不受葡萄糖的阻遏,混合糖的利用速率分别为0.56,0.56,0.53g/L/h.【结论】菌株C.beijerinckii SE-2具有很好的葡萄糖与木糖同步代谢及产丁醇能力,具有一定以木质纤维素水解液生产生物丁醇的应用前景.     

拟南芥木糖异构酶在酿酒酵母的成功表达

酿酒酵母是工业上乙醇发酵的首选目标微生物,但是不能代谢木糖等五碳糖.通过导入外源木糖异构酶基因,可以赋予酵母利用木糖的能力.但是长期的研究发现很难将细菌木糖异构酶转入酿酒酵母得到活性表达.研究成功的在酿酒酵母里表达了拟南芥木糖异构酶,其活性可达到0.51 U/(mg·protein).拟南芥木糖异构酶与成功在酵母里表达的真菌木糖异构酶相比更加耐受木糖醇抑制(Ki=13.21 mM).本研究为改善酵母利用木糖提供了新的可用的木糖异构酶.     

纤维素同步糖化发酵生产乙醇

[目的]利用微生物方法生产乙醇,从而替代化石能源。[方法}土曲霉M11利用纤维素为原料产酶并糖化纤维素成还原糖,利用酿酒酵母发酵生成乙醇。,[结果]通过对土曲霉M11生长条件的研究,确定了土曲霉M11的最佳培养时间是3d,最佳接种量为200μl,最适培养湿度为80％,最适培养温度为45℃,最适培养pH为3．0,此条件下可获得最大的产酶量。通过对糖化过程的研究,确定了纤维素酶的最适糖化温度为55℃,最适pH为5．0,此条件下可获得较高的还原糖量,且在酸性条件下酶活力较高,具有很好的热稳定性。通过发酵,还原糖量占原材料干重的62．42％,产生的乙醇占原材料干重的21．36％。[结论]此方法可以应用于工业发酵生产乙醇,有利于保护环、降低成本、提高社会效益,有很好的应用价值。     

产乙醇重组大肠杆菌的研究进展

利用微生物从低廉的纤维素、半纤维素及其水解产物生产生物燃料乙醇受到高度重视。代谢工程技术构建和改造高产乙醇重组菌成为研究的重点。着重概述了产乙醇重组大肠杆菌的研究进展。以大肠杆菌作为模式菌株进行乙醇代谢工程改造的研究和探索,将为新型的产乙醇重组微生物提供技术依据和借鉴。     

稻秆-花生麸发酵制备水溶性有机碳肥工艺研究

【目的】研究利用市售不同微生物发酵剂发酵农场废弃物稻草和花生麸制备水溶性有机碳肥的适宜碳氮比和浸提时间,并筛选合适的发酵剂。【方法】以稻秆和花生麸为原材料,按一定比例配备成C/N为25∶1和40∶1的混合原料,利用市售的6种不同微生物发酵剂对其进行固态发酵,测定发酵产物的有机碳含量,然后浸提制备堆肥茶,并测定水溶性碳提取效率和提取量,通过多因素方差分析确定适合的碳氮比、发酵剂及浸提时间。【结果】C/N为25∶1稻秆-花生麸混合物的发酵产物的有机碳含量、水溶性有机碳溶出率和溶出量高于C/N为40∶1混合物的发酵产物。湖北产的"肥用微生物菌"和湖南产的"‘粪-肥-草-饲’多元循环梯级利用综合配套发酵剂"发酵C/N为25∶1混合物的发酵产物有机碳含量最高。但浸提后,广州产的"堆肥发酵菌有机物料发酵剂"发酵C/N为25∶1混合物的发酵产物浸提12 h后水溶性碳溶出率和溶出量最高,其次为湖北产的"肥用微生物菌"的发酵产物浸提24 h的有机碳溶出量。"堆肥发酵菌有机物料发酵剂"发酵C/N为25∶1的稻草和花生麸混合物,发酵产物有机碳含量为177.56 g/kg,浸提12 h的水溶性有机碳溶出量为18.22 g/kg,水溶性有机碳溶出率为10.26%。【结论】利用发酵剂发酵稻草和花生麸混合物制备水溶性碳肥的最佳碳氮比是25∶1,最佳发酵剂是广州产的"堆肥发酵菌有机物料发酵剂",最佳浸提时间为12 h。     

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。     

松杉木屑二次发酵栽培香菇

<正> 松杉木屑二次发酵栽培香菇技术是利用微生物的协同作用,将松杉木屑进行二次发酵处理,使松杉木屑中含有的油脂、萜烯等抑菌物质彻底挥发,并利用嗜热菌在代谢过程中所产生的抗生素防杂抗杂,死亡后的大量微生物群体,又可改善培养料的营养条件,供食用菌吸收利用,简化了过去的接种发酵工艺,更适应在广大城乡推广应用。     

金针菇菌糠发酵过程中理化指标的变化

探索金针菇(Flammulina velutiper)菌糠在基质化利用过程中理化指标的变化情况,为金针菇菌糠科学合理利用提供理论基础。在金针菇菌糠中添加微生物菌剂进行发酵处理,分别测定菌糠发酵物的可溶性糖、可溶性蛋白质、容重、总孔隙度、pH、电导率。结果表明,添加微生物菌剂发酵金针菇菌糠0～20 d,可溶性糖、可溶性蛋白质含量有所下降,总孔隙度、电导率先上升后下降,容重、pH下降。研究结果明确了添加微生物菌剂后金针菇菌糠发酵过程中理化指标的变化情况,优化了金针菇菌糠发酵过程,为金针菇菌糠的基质化利用提供有效方法。     

利用工农业废水开发微生物发酵培养基及其应用研究

利用工农业生产中产生的废水研制发酵培养基。啤酒、味精废水和沼液经稀释,添加某些成分后成功研制出微生物发酵培养基。比较研究了真菌、细菌和链霉菌(生物农药生产菌)利用废水发酵培养基的可能性。结果表明,井冈霉素菌和阿维菌素菌不能利用废水培养基,特异链霉菌TAS-1和乳黄色细菌HX-0501能利用废水发酵培养基。经生物测定,其发酵代谢产物对多种病原真菌具有很高的拮抗作用。为利用工农业废水生产生物农药,微生物处理废水及废物再生利用找到了一条新的途经。     

基因敲除技术在微生物代谢途径改造中的研究进展

微生物是生产多种高附加值天然产物的优良宿主,基因敲除技术有效地阻断或弱化了微生物的旁路代谢途径,使代谢通量集中流向目的产物。基因敲除技术在微生物中的应用带动了微生物代谢工程研究的不断深入,为微生物工业发酵及合成生物学的发展开辟了新道路。综述了常见的几种微生物基因敲除策略,总结了近年基因敲除技术在微生物代谢途径改造中的应用情况,并对基因敲除技术在微生物代谢途径改造中的应用前景进行了展望,以期为基因敲除技术的发展和微生物代谢工程的研究提供理论参考。     

畜禽粪便厌氧发酵产酸产甲烷微生物研究

厌氧发酵产甲烷的途径主要有H_2/CH_4还原途径,乙酸发酵途径以及甲基转化途径,发酵系统中与这些途径密切相关的就是产甲烷微生物及产酸微生物。详细介绍了产甲烷菌系统分类的主要类群及代谢底物,对不同产气途径的产甲烷微生物进行了梳理,重点论述产气途径、代谢底物及最佳作用条件。而畜禽粪便发酵需最大程度的提高沼气产量,因此外援添加剂是提高发酵系统沼气产量的主要手段之一,介绍了不同类型的添加剂如Fe_3O_4、沸石、表面活性剂对畜禽粪便发酵产气的影响,普遍可以使沼气产量提高20%～70%。提出今后的研究方向应深入分析发酵系统中起关键作用的微生物,可以作为评判发酵性能评判的重要参数。     

菊芋替代玉米发酵生产乙醇的初步研究

对以果糖基能源植物——菊芋作为唯一碳源,发酵生产乙醇的可行性进行了探讨。结果显示,酿酒酵母BY4742可以良好地利用菊芋水解产物生长和代谢,生物量和乙醇产量和葡萄糖或果糖做底物时相比无明显差异。当底物浓度较高时,菌种对糖化菊芋汁中还原糖的利用率明显下降,但是乙醇产量没有下降,说明菊芋中含有的一些可溶性蛋白、氨基酸和矿物质有可能被菌种代谢利用转化成乙醇。另外,还从经济角度简单分析了菊芋替代玉米发酵生产乙醇的优势和不足。     

尼克酸对酿酒酵母发酵生产燃料乙醇的影响

[目的]进一步优化燃料乙醇的生产条件。[方法]以玉米秸秆为原料,研究尼克酸对酿酒酵母发酵生产燃料乙醇工艺的影响。[结果]对于酿酒酵母发酵生产酒精,在发酵12h内,尼克酸对高压蒸汽下酸预处理后秸秆发酵产酒精量、还原糖的利用量有促进作用。[结论]尼克酸在一定条件下有利于燃料乙醇的生产。     

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。     

一株产乙醇嗜热厌氧油藏微生物Thermoanaerobacter sp DF3的性质研究(英文)

[目的]了解油藏微生物Thermoanaerobacter sp DF3的生理生化特性,优化木糖产乙醇培养方案。[方法]利用厌氧分离技术从大港油田油层采出液中分离到一株产乙醇厌氧杆菌DF3采用生理生化鉴定与16SrDNA序列的系统发育学分析其系统发育地位,用气相色谱分析其代谢产物。[结果]菌株DF3是一株严格厌氧的嗜热细菌,呈直杆状,G-,菌体大小为0.42μm×(1.60～5.20)μm,单生成对或成串生,产顶端芽孢;生长温度为45～78℃(最适65℃),能利用葡萄糖、木糖、果糖、核糖、甘露糖、阿拉伯糖、蔗糖、半乳糖、乳糖、纤维二糖、松三糖、棉子糖、淀粉等作为底物;其16SrRNA与T.pseudoethanolicus相似性为99.7%发酵葡萄糖与木糖的主要产物为乙醇,培养方案优化后其代谢木糖产乙醇终浓度为2.0g/L。[结论]通过试验证明菌株DF3是目前已知菌株中产乙醇活性较强的菌株之一,在65℃时代谢木糖能产生2.0g/L的乙醇目前代谢木糖高产乙醇的菌株均由国外分离获得,菌株DF3的分离获得为我国研究木质纤维素产乙醇提供了优良的出发菌株。     

一株产乙醇嗜热厌氧油藏微生物Thermoanaerobacter sp DF3的性质研究

[目的]了解油藏微生物Thermoanoerobacter sp DF3的生理生化特性,优化木糖产乙醇培养方案。[方法]利用厌氧分离技术从大港油田油层采出液中分离到一株产乙醇厌氧杆菌DF3。采用生理生化鉴定与16SrDNA序列的系统发育学分析其系统发育地位。用气相色谱分析其代谢产物。[结果]菌株DF3是一株严格厌氧的嗜热细菌,呈直杆状,G^-,菌体大小为O．42μm×（1．60～5．20）μm,单生、成对或成串生长,产顶端芽孢;生长温度为45～78℃（最适65℃）,能利用葡萄糖、木糖、果糖、核糖、甘露糖、阿拉伯糖、蔗糖、半乳糖、乳糖、纤维二糖、松三糖、棉子糖、淀粉等作为底物;其16SrRNA与zpseudoethanolicus相似性为99．7％。发酵葡萄糖与木糖的主要产物为乙醇,培养方案优化后其代谢木糖产乙醇终浓度为2．og／L。[结论]通过试验证明菌株DF3是目前已知菌株中产乙醇活性较强的茵株之一,在65℃时代谢木糖能产生2．Og／L的乙醇。目前代谢木糖高产乙醇的茵株均由国外分离获得,菌株DF3的分离获得为我国研究木质纤维素产乙醇提供了优良的出发菌株。     

南昌链霉菌生长和产素的生理研究

本文对南昌链霉菌在摇瓶条件下的生长和产素生理进行了研究,并在500升发酵罐中进行了初步发酵试验。研究了南昌链霉菌生长和产素的营养生理,测定了该菌生长和产素的碳、氮利用特性及最佳碳、氮物质,生长和产素所需要的无机盐;筛选到适合该菌生长和产素的最优发酵培养基配方:测定了17种氨基酸和13种维生素对该菌生长和产素的影响。通过对该菌生长和产素的环境生理研究,获得了该菌生长和产素的最适温度、PH、通气量和发酵周期;综合考察了该菌在不同的温度、PH、通气量、发酵周期对生长和产素的影响,获得了该菌摇瓶发酵的最优条件。研究了该菌在摇瓶条件下和发酵罐中的生化代谢变化,发现了该菌营养生长过旺产素少或几乎不产素,通过对该菌生长量 X 与产素作用强度 P(发酵液使家蚕死亡率的概率单位)之间的回归分析,建立了该菌生长量 X 与产素作用强度 P 之间数学模型:P=axe_(bx)(b<0),表明生长量 x 与单位生长量的产素作用强度的对数 Ln(P/X)之间呈线性负相关。即 L_n(P/X)=Lna+bX(b<0)。本文采用同一稀释度使家蚕死亡的百分率转换成反正弦数值,或提取发酵液中杀蚕活性物质,建立以杀蚕活性物质微克数 X 的对数与杀蚕百分率的概率单位 P 之间一元直线回归方程用以确定供试发酵液中的杀虫素活性物质即杀虫素的发酵单位。这是杀虫抗生素的研究中生物效价测定方法上一种尝试和探讨。本文为进一步深入研究南昌链霉菌的发酵工艺提供了较为系统的有益的资料。