木薯渣中淀粉和纤维素酶解糖化规律的研究

木薯渣经α-淀粉酶、糖化酶和纤维素酶单独酶水解时,其最佳酶用量分别为:2500U/g淀粉、2000U/g淀粉和120U/g纤维素。当木薯渣用α-淀粉酶与糖化酶用量一定时,底物浓度(5%、10%、15%)的增加,最佳酶水解时间(葡萄糖浓度最高时所需要的水解时间)会延长,且糖化酶所需的最佳酶水解时间明显长于淀粉酶。当纤维素酶在酶用量为120U/g纤维素,底物浓度为5%时,来自木薯渣中纤维素全部转化为葡萄糖。α-淀粉酶与糖化酶对木薯渣酶解具有协同作用,可提高最终糖浓度。当α-淀粉酶的酶用量为2500U/g淀粉,糖化酶的用量为3000U/g淀粉时,木薯渣浓度为5%和15%时,酶水解产生的最终葡萄糖浓度为28.98g/L和62.04g/L,其水解效率(相对于原料中淀粉)分别为100%和78.7%。     

纤维素酶水解稻草纸浆制取乙醇的研究

对Candida shehatae发酵稻草纸浆水解液生产乙醇的工艺进行了初步研究.分别对影响酶水解和发酵阶段的各因素进行了优化.结果表明,利用正交试验确定的最佳酶水解条件为:酶用量150U/g料,底物浓度2%,反应温度55℃,pH4.8,反应时间8 h,酶解得率可达到73.20%.初始葡萄糖浓度为60g/L,装液量100mL/250mL,无机氮源为(NH4)2SO4,转速为100r/min,温度为28℃,pH值为5.5,发酵时间为48h,在此条件下乙醇得率可达49.72%,能达到理论得率的97%,转化率最高为0.36g/g(乙醇/稻草纸浆).     

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。     

菊芋渣的组分分析及其酶解糖化条件研究

探索了菊芋渣酶解糖化制备可发酵糖的工艺条件。详细考查了纤维素酶、木聚糖酶和淀粉酶以不同组合形式(单一或复合酶水解)进行酶解对其酶解得率的影响,并结合扫描电镜(SEM)和X-衍射(XRD)技术考察酶解前后的菊芋渣结构变化,筛选适宜的酶解方案。结果表明,菊芋渣中纤维素、半纤维素和淀粉含量分别为22.54%、18.00%、20.49%,总碳水化合物含量高达61%以上,是制备葡萄糖等可发酵糖的良好原料。酶解实验结果表明,依次添加纤维素酶、淀粉酶和木聚糖酶(方案Ⅰ)的分步水解法酶解得率最高为75.33%,3种酶添加量分别为7200、12000和10000 U/g,酶解时间依次为3.5、3.5和3.0 h。SEM和XRD表征结果发现,原先致密的菊芋渣表面微观结构经酶解作用后出现许多孔洞和裂痕,沟壑明显,且方案Ⅰ的酶解残渣相对结晶指数最高,说明纤维素结晶区也发生了降解。总之,菊芋渣中碳水化合物含量丰富,复合酶解后能制得微生物可发酵糖,为下游乙醇发酵奠定物质基础。     

热醋酸梭状芽胞杆菌发酵葡萄糖和木薯粉产醋酸

在恒定pH值条件下,利用同型乙酸菌热醋酸梭状芽胞杆菌(Clostridium thermoaceticum)进行葡萄糖分批发酵、补料分批发酵和木薯粉发酵醋酸的初步研究.最适发酵葡萄糖模式:补糖的同时加入3倍量的氮源和微量元素补料分批发酵.醋酸产量40.2g/L,葡萄糖利用率98%,葡萄糖转化率0.82g/g,发酵时间为216h.结合葡萄糖发酵特点和木薯粉酶解条件摸索出木薯粉发酵条件:木薯液化后直接加入适量的糖化酶进行发酵并在发酵过程中补加适量糖化酶使醪液中葡萄糖浓度保持在一定范围内.醋酸产量47.3g/L,葡萄糖利用率94.75%,葡萄糖转化率0.89g/g,发酵时间192h.不添加过量的氮源和微量元素同时省略了糖化工段,底物转化率提高时间缩短,是比较理想的发酵模式.     

糠醛渣纤维素酶水解条件研究

以糠醛渣为原料进行纤维素酶水解研究,考察了水洗预处理、酶用量、转速、添加表面活性剂(tween80)及微波辐照对酶水解效率的影响.结果表明,水洗糠醛渣的酶解效率得到提高.优化后的三角瓶摇床酶解条件是:酶用量11FPU/g(酶活/底物)、间歇振荡转速140 r/min、添加tween80浓度1%(v/v),在此条件下水解48 h后,糠醛渣纤维素转化率达到61.6%,还原糖浓度达到53.7g/L.此外,对底物进行微波辐照(30min,210 W)后,水洗糠醛渣的酶解效率提高13%.     

甘蔗渣在添加剂和辅助酶作用下的浓醪酶解糖化

纤维质水解产糖的成本高昂是目前纤维素乙醇生产工业化的瓶颈性问题,所以底物在低酶用量条件下浓醪水解糖化的研究值得探讨。该文尝试采用添加剂和辅助酶强化酶解过程,开展分批补料式浓醪底物水解糖化的研究。以碱催化常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,实验通过单因素和正交实验确定添加剂浓度为:10 mg/g干基的BSA、25 mg/g干基的吐温20及10 mg/g干基茶皂素,确定木聚糖酶添加量0. 6 mg/g干基。为达到总基质浓度350 g/L,实验确立初始基质浓度190 g/L,分别于7 h、10 h及13 h分别补料60、50及50 g/L。该酶解体系在6 FPU/g干基质条件下酶解48 h的可发酵性糖接近220 g/L,葡萄糖和木糖质量浓度分别高达160. 7 g/L和58. 7 g/L。分批补料策略依然是实现基质浓醪水解的理想方式,使用添加剂及辅助酶能显著促进纤维基质的浓醪酶解,这为后续纤维素乙醇浓醪发酵提供可能。     

马克斯克鲁维酵母木薯乙醇发酵工艺研究

通过单因素试验对一株耐高温马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）HY32的木薯乙醇发酵工艺进行了研究。结果表明,HY32利用木薯发酵乙醇的最佳工艺条件为料水比1∶5（g∶mL）,发酵时间96 h,接种量11%,发酵温度40 ℃,液化时间1 h,液化温度95 ℃,液化酶添加量为20 U/g淀粉,糖化酶添加量为150 U/g淀粉,硫酸铵添加量6 g/L,初始pH=5.0。在此条件下,HY32发酵木薯酒精度可达8.90%vol,淀粉利用率与淀粉出酒率分别为87.120%和49.48%,残糖量为0.03 g/L。与未优化的初始发酵条件相比,发酵醪的酒精度提高了16.65%。     

碱法预处理玉米芯糖化发酵转化酒精工艺优化

为了探究玉米芯碱法预处理糖化发酵转化酒精产量的影响,利用热水和碱过氧化氢（AHP）对玉米芯进行预处理,研究不同 酶解pH、底物浓度、加酶量对葡萄糖和木糖转化率的影响;对比热水处理前后玉米芯成分变化以及对不同发酵方式对酒精转化率的 影响。结果表明：在初始pH 值为5.2,10%底物浓度,纤维素酶添加量20 mg/g,50 ℃酶解24 h,能获得较高的葡萄糖（＞85%）和木糖转 化率（＞80%）;在此条件下进行分步发酵,80 h时酒精产量可达到16.84 g/L,为酒精转化率理论值的61.9%;半同步糖化发酵和同步糖 化发酵酒精产量分别达到了16.23 g/L和16.19 g/L。 表明不同发酵方式对酒精产量无显著差异。     

玉米皮渣类纤维兼氧发酵产丁二酸

采用酶酸两步法水解玉米皮渣,重点考察了稀HCl水解条件变化对还原糖产率的影响,并以产琥珀酸放线杆菌为发酵菌株,探讨以玉米皮渣类纤维为原料替代葡萄糖为碳源,兼氧发酵产丁二酸的可行性。结果表明:在HCl浓度1.5%,底物浓度为12%,100℃水解4h的水解工艺下,还原糖产率达83%。在还原糖质量浓度40g/L,玉米浆为氮源,35℃发酵60h的条件下,丁二酸产率达到19.41g/L。应用玉米加工副产物玉米皮渣和玉米浆为原料发酵产丁二酸具有良好的应用前景。     

High-cell-density fermentation for ergosterol production by Saccharomyces cerevisiae

The direct feedback control of glucose using an on-line ethanol concentration monitor for ergosterol production by high-cell-density fermentation was investigated and the fermentation parameters (e.g., pH, dissolved oxygen, ethanol concentration, oxygen uptake rate, carbon dioxide evolution rate and respiratory quotient) were analyzed. Controlling glucose feeding rate in accordance with ethanol concentration and adjusting pH with ammonia during the fermentation process were effective fed-batch methods for ergosterol production. The fermentation parameters well described the variation of the whole fermentation process. Cultivation in a 5 l fermentor was carried out under the following conditions: culture temperature, 30 degrees C; pH, 5.5; agitation speed, 600 rpm; fermentation time, 60 h; controlling ethanol concentration below 1% and keeping respiratory quotient (RQ) at approximately 1.0. Under these conditions, the yeast dry weight reached 120 g/l and the ergosterol yield reached 1500 mg/l.     

糠醛渣的预处理、酶解优化及同步糖化发酵

以碱性过氧化氢（AHP）预处理的糠醛渣为原料进行酶解,有效地提高糖转化率。结果表明,在10%底物浓度下,24 h葡萄糖的 转化率达到了96.46%,比未预处理组提高了37.44%。 通过Mixture设计,确定了酶解的最优加酶量,即纤维素酶96%、半纤维素酶2%、 果胶酶2%。 对AHP预处理过的糠醛渣进行水洗能有效去除酶活抑制物,较未水洗组,24 h葡萄糖转化率提升了18.23%。 通过正交试验 优化糠醛渣同步糖化发酵（SSF）生成乙醇的条件为：反应温度38 ℃,pH 4.6,加酶量30 mg酶蛋白/g葡聚糖,酵母接种量10%。 在此最佳 条件下,糠醛渣同步糖化发酵96 h生成乙醇为理论转化率的88.64%。     

木薯粉制备燃料酒精的生料低温水解工艺研究

针对目前生淀粉发酵存在发酵周期长、淀粉利用率低等问题,以木薯粉为原料研究生料低温水解发酵工艺。实验先分析了酵母的耐糖能力,然后通过单因素实验和正交实验得到了低温水解发酵最佳工艺,并进行了验证。实验结果表明,生料低温水解发酵工艺相对于生料同步糖化发酵工艺有明显的优势,发酵周期缩短了48h,残总糖下降了52.6%,出酒率和淀粉利用率分别提高了19.0%和18.0%。     

同时酶解发酵(SSF)转化造纸厂废细小纤维为酒精

<正> 发酵法生产酒精主要以糖蜜和淀粉质谷物为原料。从开辟新能源和解决环境污染考虑,以废纤维为原料生产酒精的研究近年来日益受到重视。主要有两种方法,一是用两类厌氧纤维素细菌直接发酵纤维废物为酒精;另为用纤维素酶酶解纤维素废物为葡萄糖后再经酵母发酵为酒精。前者方法较简单,但终产物中酒精所占的比例较低,后者遇到的困难主要是纤维素分解微生物和酵母菌发酵之间,所需条件不一。两类方法都是只适用于已经化学预处理脱去木质素的纤维材料,预处理费用高和同时伴有环境污染使此项技术至今还未能     

Microaeration enhances productivity of bioethanol from hydrolysate of waste house wood using ethanologenic Escherichia coli KO11

This is the first study showing the successful application of waste house wood (WHW) to the pilot-scale production of bioethanol by hydrolysis using diluted acid and fermentation using the ethanologenic recombinant Escherichia coli KO11. The major sugars in the WHW hydrolysate were glucose, mannose and xylose; the percentages were approximately 35%, 35% and 20% (w/w), respectively. In anaerobic fermentation using a 5-l reactor in which the oxygen transfer rate (OTR) was 0 mmol/(l x h), KO11 consumed only 25% of the xylose in the WHW hydrolysate over the examined fermentation time of 100 h; however, hexoses such as glucose and mannose were consumed completely. Microaeration at an OTR of 4 mmol/(l x h) enhanced the xylose utilization ratio of KO11 to 100%, at which the ethanol concentration was 35.4 g/l and the ethanol yield was 0.42, although the maximum ethanol concentrations were 28.8 and 26.6 g/l at OTRs of 0 mmol/(l x h) and 15 mmol/(l x h), respectively. Moreover, this microaerobic fermentation at OTR of 4 mmol/(l x h) was applied to 1000-l scale bioethanol production using the WHW hydrolysate. The xylose utilization ratio reached 100% and the ethanol yield was determined to be 0.45 for a 63-h fermentation, which were comparable to those obtained from the laboratory-scale fermentation.     

酿酒活性干酵母生理特性的研究

建立一种酿酒活性干酵母生理活性的简易评价方法,比较并筛选一株适合以木薯粉水解液发酵发酵生产燃料酒精的活性干酵母。优化2株酿酒活性干酵母的活化条件、生长温度和生长pH值,以木薯粉水解液为发酵液,在最适生长条件下比较两株酵母的生长曲线、发酵强度、耐糖能力、耐温能力和耐酒精能力。选择酿酒活性干酵母Ⅰ作为木薯粉水解液发酵酵母,该酵母在前36h发酵强度高于1g(/L.h),36h后发酵强度迅速下降;耐糖能力为20%,耐受温度是55℃以及耐酒精浓度是7%。     

木薯水解液为原料静置发酵制备细菌纤维素的研究

以木薯水解液作为发酵培养基基质,通过木葡萄糖酸醋杆菌(Komagataeibacter xylinus)发酵制备细菌纤维素(BC),利用单因素实验研究了温度、装液量、初始pH、木薯水解液添加量、接种量等对细菌纤维素产量的影响,并对发酵过程中的细菌纤维素产量、还原糖消耗量、pH、细菌纤维素含水率与复水率等指标进行了检测,采用元素分析、红外光谱分析、热重分析、扫描电镜、X射线晶体衍射(XRD)等对发酵得到的细菌纤维素进行表征。结果表明,木薯水解液发酵生产细菌纤维素的最优条件为:温度30℃、装液量75 mL、初始pH6.0、木薯水解液添加量3%、接种量6%;在细菌纤维素发酵过程中,pH从5.51下降到2.66,还原糖含量从32.1 g/L降到10.2 g/L,发酵9 d可得到5.75 g/L的细菌纤维素;所得细菌纤维素的含水率为96%~98%,复水率为50%~58%;元素分析结果表明细菌纤维素主要由C、H、O三种元素构成,符合纤维素中各元素含量;红外光谱揭示了细菌纤维素的特征吸收峰;热重分析表明细菌纤维素在290℃处具有最大失重,失重率达32.33%;扫描电镜观察到细菌纤维素的直径在100~500 nm之间;XRD分析得到细菌纤维素的结晶度为93.4%。因此木薯水解液是可以替代葡萄糖作为发酵生产细菌纤维素的碳源。     

木薯半连续同步糖化发酵乙醇

研究了用木薯为原料,半连续同步糖化发酵生产乙醇的工艺。工艺条件为:原料粉碎粒度:Φ1.5mm,料水比:1∶2.3,α-淀粉酶、糖化酶的添加量分别为9U/g木薯粉,120U/g木薯粉,95℃下蒸煮90min～110min,60℃下前糖化35min～40min。前期发酵温度28℃,中后期发酵温度32℃,总发酵时间69h。在此条件下酒精度达到13.5%vol,半连续发酵17d,为进一步研究以木薯为原料生产乙醇工业化提供了依据。     

木薯针叶樱桃发酵饮料的工艺优化及品质分析

为了确定木薯针叶樱桃发酵饮料的最佳工艺,以木薯和针叶樱桃为原料,植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）HNC7和副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）YLC92为发酵菌株,采用正交试验优化木薯浆酶解条件,响应面试验优化木薯针叶樱桃发酵饮料发酵条件,并对饮料发酵前后的质量进行对比分析。结果表明,最佳木薯浆酶解条件为耐高温α-淀粉酶添加量100 U/g、酶解时间2 h、酶解温度85 ℃;木薯针叶樱桃发酵饮料最佳发酵条件为乳酸菌接种量3%,发酵时间23 h,发酵温度37 ℃。在此优化条件下,得到的木薯针叶樱桃饮料感官评分为90.2分,乳酸含量为5.38 g/L,维生素C含量为346.7 mg/100 mL。