Bioethanol production from rice straw by a sequential use of Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis with heat inactivation of Saccharomyces cerevisiae cells prior to xylose fermentation

In order to establish an efficient bioethanol production system from rice straw, a new strategy to ferment the mixture of glucose and xylose by a sequential application of Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis was developed, in which heat inactivation of S. cerevisiae cells before addition of P. stipitis was employed. The results showed that heating at 50°C for 6h was sufficient to give high xylose fermentation efficiency. By application of the inactivation process, 85% of the theoretical yield was achieved in the fermentation of the synthetic medium. At the same time, the xylitol production was reduced by 42.4% of the control process. In the simultaneous saccharification and fermentation of the lime-pretreated and CO(2)-neutralized rice straw, the inactivation of S. cerevisiae cells enabled the full conversion of glucose and xylose within 80 h. Finally, 21.1g/l of ethanol was produced from 10% (w/w) of pretreated rice straw and the ethanol yield of rice straw reached 72.5% of the theoretical yield. This process is expected to be useful for the ethanol production from lignocellulosic materials in the regions where large-scale application of recombinant microorganisms was restricted.     

木糖浓度及补料发酵对树干毕赤酵母乙醇发酵的影响

探究不同浓度木糖及补料对树干毕赤酵母（Pichia stipitis）菌株1K-9发酵木糖产乙醇的影响,提高木糖产乙醇的发酵水平,为扩大规模发酵木糖产乙醇打下基础。结果表明,菌株1K-9先采用10%木糖进行乙醇发酵,36 h补加与10%木糖培养基等体积的20%木糖培养基继续发酵,发酵至108 h时菌数也达到了（12.16±0.07）×108个/mL,较未补料发酵时有所提高;发酵108 h时醪液中残留的木糖含量为（1.03±0.02）g/L,较未补料发酵时有所降低;乙醇含量达到了6.56%vol,较未补料时提高了1.85%vol。因此补料发酵是有效的。     

复合益生菌和纤维素酶联合发酵对小麦秸秆营养品质的影响

以小麦秸秆和玉米面为底物,对照组不添加其他物质,试验组1同时添加2.0‰复合益生菌和5%的纤维素酶,试验组2只添加2.0‰复合益生菌,将其于32 ℃固体发酵72 h。结果表明,复合益生菌和纤维素酶联合发酵小麦秸秆具有酸香味、松散不黏手且呈淡黄色;固体发酵72 h后pH值最低（3.89）,霉菌活菌数低于对照2.27个数量级,大肠杆菌（Escherichia coli）未检出;与未发酵小麦秸秆相比,菌酶联合发酵小麦秸秆粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和挥发性盐基氮含量分别降低22.16%、16.42%、14.90%和57.48%,乳酸含量提高了5.07倍。在该试验条件下,该菌酶复合制剂发酵小麦秸秆可显著提高其发酵品质和营养价值,为黄贮小麦秸秆添加剂的开发提供理论依据。     

乙醇及发酵废液预处理秸秆条件的研究

利用酒精厂的乙醇发酵废液对小麦秸秆进行预处理,处理液仍在本厂回收后再利用,这样有助于降低预处理成本,促进纤维素乙醇的发展。经实验,处理小麦秸秆的最佳条件为乙醇、杂醇油体积比为1∶1,处理温度110℃,处理时间为200min,处理后的秸秆酶解率达到83.3%,比直接酶解高出近50%,但由于纤维糖化液中抑制发酵成分的存在,使得发酵的酒精度只有6%左右。     

小麦秸秆同步糖化发酵制取燃料乙醇

利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BY4742对小麦秸秆同步糖化发酵(simultaneously saccharification and fermentation,SSF)生产燃料乙醇的条件进行了研究,系统考察和研究了温度、固体含量、纤维素酶投加量、酵母菌浓度对SSF过程中乙醇浓度和产率的影响,并对以上参数做了初步优化,以提高最终乙醇浓度和产率。结果表明,小麦秸秆同步糖化发酵乙醇的最优条件为:温度38℃,固体含量16.0%(m/V),纤维素酶投加量35FPU/g底物,酵母菌浓度8 g/L。在此条件下,NaOH预处理后的小麦经过120 h同步糖化发酵,乙醇浓度达到最大值,为38.32 g/L,产率达理论产率的71.71%,木糖浓度为12.94 g/L。     

复合微生物的筛选及其发酵秸秆的应用效果

为提高秸秆的发酵效果,通过筛选纤维素酶活力和木聚糖酶活力高的一定比例的复合菌株,并进行秸秆复合菌株发酵应用研究。结果表明,最佳复合菌株为：白腐菌+黑曲霉+米曲霉+芽孢杆菌+放线菌（1∶1∶1∶1∶1）,其纤维素酶活最高值为203.64 U/g,木聚糖酶活最高值为10 017.41 U/g。发酵田间大堆小麦秸秆时,试验组发酵38 d的秸秆,中性洗涤纤维、粗纤维比发酵前显著降低（P＜0.05）,粗蛋白显著升高（P＜0.05）。与对照组发酵38 d的秸秆相比,中性洗涤纤维显著降低（P＜0.05）,粗蛋白显著升高（P＜0.05）。发酵过程中温度有高温期、中温期和低温期,发酵结束时秸秆pH值（7.73）为微碱性,符合发酵堆肥标准。发酵结束后试验组的秸秆比对照组的秸秆腐化程度高。因此,混菌发酵有助于提高秸秆的发酵效果。     

Ethanol production by a new pentose-fermenting yeast strain, Scheffersomyces stipitis UFMG-IMH 43.2, isolated from the Brazilian forest

The ability of a recently isolated Scheffersomyces stipitis strain (UFMG-IMH 43.2) to produce ethanol from xylose was evaluated. For the assays, a hemicellulosic hydrolysate produced by dilute acid hydrolysis of sugarcane bagasse was used as the fermentation medium. Initially, the necessity of adding nutrients (MgSO(4)·7H(2)O, yeast extract and/or urea) to this medium was verified, and the yeast extract supplementation favoured ethanol production by the yeast. Then, in a second stage, assays under different initial xylose and cell concentrations, supplemented or not with yeast extract, were performed. All these three variables showed significant (p < 0.05) influence on ethanol production. The best results (ethanol yield and productivity of 0.19 g/g and 0.13 g/l/h, respectively) were obtained using the hydrolysate containing an initial xylose concentration of 30 g/l, supplemented with 5.0 g/l yeast extract and inoculated with an initial cell concentration of 2.0 g/l. S. stipitis UFMG-IMH 43.2 was demonstrated to be a yeast strain with potential for use in xylose conversion to ethanol. The establishment of the best fermentation conditions was also proved to be of great importance to increasing the product formation by this yeast strain. These findings open up new perspectives for the establishment of a feasible technology for ethanol production from hemicellulosic hydrolysates.     

小麦秸秆和白菜尾菜混合发酵试验

对尾菜与小麦秸秆进行了混合发酵试验,并比较分析发酵前后的营养物质含量变化。结果表明,在常温下,对添加不同量原料及酵母后的发酵效果进行比较发现,以小麦秸秆∶白菜尾菜7∶3、玉米粉添加量5%、酵母粉添加量2%的混合比例,在室温、pH值6.6条件下发酵2 d,可提高白菜混合物中的粗蛋白和脂肪含量。     

γ射线辐照预处理玉米秸秆发酵产乙醇的研究

该研究探讨了脱毒处理对基于辐照处理的玉米秸秆发酵产乙醇的影响,发现氢氧化钙处理对辐照处理玉米秸秆中的甲酸、 乙酸的脱除效果最佳,硼氢化钠处理对糠醛、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸脱除效果最佳,经过硼氢化钠、氢氧化钙及水 脱毒处理后的玉米秸秆乙醇转化率分别为73.6%、70.8%、66.7%,均显著高于对照（56.0%）（P＜0.05）;初步研究了发酵工艺与辐照预 处理的适配性,发现在分步糖化发酵（SHF）、变温同步发酵（NSSF）、半同步糖化发酵（HSSF）和同步糖化发酵（SSF）工艺条件下,辐照 预处理玉米秸秆的乙醇转化率分别为41.9%、41.9%、39.6%和55.9%,说明SSF与辐照预处理的适配性最佳。     

乙酸预浸渍用于小麦秸秆蒸汽预处理生产纤维素乙醇

通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,利用两步法对小麦秸秆进行预处理.在蒸汽爆破前加入乙酸溶液预浸渍,有效的提高了后续同步糖化发酵的水平.采用乙酸预浸渍气爆预处理后的整个草浆和固形物同步糖化发酵乙醇浓度分别达到25.Sg/L、30.6g/L,分别达到葡萄糖乙醇理论产率的77％、90％;相比传统气爆,草浆和固形物同步糖化发酵乙醇浓度分别仅为17.5g/L、29.2g/L,葡萄糖转化为乙醇仅分别达到理论产率的63％、85％.通过提高固形物浓度到20％,乙酸预浸渍气爆处理后的固形物同步糖化发酵乙醇浓度可达67.3g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的96％.乙酸预浸渍气爆预处理能有效的减少抑制物的生成,提高木质纤维素结构破坏程度以及糖的回收率.     

KINETICS OF BIOETHANOL PRODUCTION FROM WHEAT MILLING BY-PRODUCTS

An overview of the potential application of wheat milling by‐products as substrate for bioethanol production is presented. In order to select a suitable microorganism, model fermentations were conducted using glucose and dry baker's yeast. The overall ethanol yield was nearly stable (ca. 0.35 g/g), independent of mash glucose concentration; mashes with 100 g glucose/L resulted in an overall ethanol productivity of 3.48 g/L·h. Slurries containing low‐grade wheat flour (LG) (100, 200 or 300 g/L) were used for simultaneous saccharification and fermentation (SSF) with Zymomonas mobilis. Fermentation performance was evaluated based on ethanol concentration (P), productivity (Q_v), yield (Y_P/S), production rate (Q_p) and glucose consumption rate (Q_s). Mashes containing 200 g LG/L produced about 52 g ethanol/L, with Q_vof 2.17 g/L·h. Based on the relatively high fermentation rate of LG, reaching peak ethanol productivity within ca. 9 h of SSF, considerable savings on fermentation time was achieved. Using Z. mobilis for LG fermentation, P was about 30% higher than that obtained with Saccharomyces cerevisiae.     

陈化小麦生料酒精发酵的中试

在100L发酵罐中进行了陈化小麦生料酒精发酵的研究。通过对新粮与陈化小麦糊化温度的测定,确定了预处理工艺;对新粮与陈化小麦发酵过程中酒度、酸度、糖的变化进行了分析与比较,数据显示新粮与陈化小麦的淀粉出酒率均达到50%以上,生料发酵技术适用于陈化小麦酒精生产。     

碱预处理稻草产生物乙醇的工艺研究

以碳酸钠预处理的稻草为唯一碳源,硫酸铵为氮源,采用烟曲霉（Aspergillus fumigatus）对稻草进行酶解,嗜鞣管囊酵母（Saccharomyces tannophilus）对酶解产物进行发酵生产乙醇,并对酶解及乙醇生产工艺进行研究。结果表明,烟曲霉及嗜鞣管囊酵母发酵碳酸钠预处理稻草生产乙醇的工艺为10 g稻草经90 mL 0.15 mol/L碳酸钠预处理后,调节pH值为4.5,按4%（V/V）的接种量接入烟曲霉种子液,于37 ℃、150 r/min条件下酶解12 h后,按2%（V/V）的接种量接入嗜鞣管囊酵母种子液,于37 ℃、150 r/min条件下发酵16 h,生物乙醇产量达到最高为（26.30±0.86） g/L。     

树干毕赤酵母发酵木糖生产燃料乙醇

人们从自然界中筛选得到的能利用木糖发酵生产乙醇的酵母菌中,树干毕赤酵母具有很大的优势。它不仅可以发酵木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖,而且可以发酵纤维二糖和木二糖;同时培养基中没有生物素和硫胺素也可正常发酵,并且它发酵木糖的乙醇转化率较高几乎接近理论值0．51g／g。主要讲述了环境因素如培养基成分、pH、温度、乙醇浓度和底物浓度、通氧量大小等对树干毕赤酵母发酵木糖生产乙醇的影响。     

响应面法优化小麦淀粉生料酒精发酵工艺条件

在单因素试验的基础上,采用响应面法优化小麦淀粉生料酒精发酵工艺。单因素试验确定淀粉浓度为22%,糖化酶加量为330u/g淀粉,发酵温度为35℃,接种量为4.0%。响应面法优化最佳条件为：淀粉浓度21.91%,糖化酶加量322.36U/g淀粉,发酵温度34.52℃,酵母接种量4.45%,理论酒精度为12.73%vol,验证试验后得到酒精度为12.6%vol。糖化酶加量和发酵温度、糖化酶加量与接种量、淀粉浓度与发酵温度的交互作用具有显著性。     

酶法降解小麦秸秆碱预处理浓度的选择及酶解产物的检测

通过研究氢氧化钠溶液预处理小麦秸秆浓度与β-葡聚糖酶对预处理后的小麦秸秆降解产物的关系,确定酶解小麦秸秆的最佳碱处理浓度,分析降解产物主要成分。将不同浓度碱处理的小麦秸秆用72%硫酸溶液酸解,高效液相色谱法（HPLC）测定酸降解产物中的葡萄糖及木糖含量,并进而推算出小麦秸秆中的纤维素及半纤维素含量,由纤维素、半纤维素含量及酶解转化率决定最佳碱处理条件;HPLC定性检测β-葡聚糖酶降解预处理后的小麦秸秆的主要降解产物。结果表明,NaOH预处理小麦秸秆的最佳浓度为1%,处理后的小麦秸秆纤维素、半纤维素含量分别为44.13%、21.34%;β-葡聚糖酶降解小麦秸秆的主要产物为纤维二糖。本研究为以小麦秸秆为原料酶解制备纤维寡糖提供了依据。      

促进酵母菌乙醇发酵新方法

在发酵培养基中添加固态基质,研究不同固态基质对酵母菌乙醇发酵的促进作用。结果表明：在培养基中分别添加2g/100mL 的麦秸杆、花生壳、稻壳和锯末,可使发酵液中乙醇质量浓度提高了15.5%～24.8%。在4种不同固态基质中,稻壳对酵母菌乙醇发酵的促进作用最显著。以稻壳作为固态基质,确定了添加固态基质条件下酵母菌乙醇发酵的最适条件为：稻壳2.5g/100mL、初糖12g/100mL、温度30℃、发酵时间48h。在适宜的发酵条件下,发酵液中乙醇质量浓度可达到51.8g/L,为理论产率的92.7%。     

不同发酵条件对Fusarium. solani ZH0101产木聚糖酶的影响

以本实验室筛选到的一株产木聚糖酶但不产纤维素酶的真菌Fusarium solani ZH0101为供试菌株,利用麦秸为诱导物,对产木聚糖酶的液体发酵培养基进行优化。对发酵时间、麦秸添加量、培养基起始pH值、磷酸盐、金属离子、无机氮源和有机氮源对产酶的影响进行研究,优化最佳的培养条件。优化后的液体发酵培养基条件为：麦秸20g/L、KH2PO4 4g/L、CH3COONH4 1g/L、酵母膏2g/L和起始pH值为6.0,发酵时间为14d。优化条件下所产无纤维素酶活力的木聚糖酶酶活力为26.85U/mL,能比未优化前的20.82U/mL提高近30%。     

血红密孔菌Pycnoporus sanguineusSYBC-L12固态发酵小麦秸秆产漆酶及其对小麦秸秆的降解作用

以小麦秸秆为基本培养基质,漆酶活力为指标,对其培养条件--包括碳源、氮源、起始含水量和秸秆粒度进行了初步的优化,得到了较佳产酶条件。在此过程中测定了发酵后还原糖的质量分数,探究了白腐菌在小麦秸秆降解过程中的作用。另外,测定了添加氮源发酵后的麦草秸秆与未发酵麦草秸秆的组成,并进行了比较。     

人工发酵小麦酱生产工艺的研究

采用米曲霉、黑曲霉混合人工发酵小麦酱,通过单因素以及正交试验对影响小麦酱人工接种发酵工艺的因素,包括菌种接种量、食盐用量、发酵时间、发酵温度、乙醇用量进行优化筛选.最后确定最佳发酵工艺条件为:米曲霉和黑曲霉分开制曲,混合发酵,二者菌株添加比例为8∶1,接种量为0.3％,添加9％的食盐及0.5％的乙醇,在定期揿酱的前提下,28-40℃间歇式控温发酵35天;所得人工接种发酵产品氨基酸态氮值高,且感官评价较好,与传统自然发酵小麦酱风味相似.