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。     

利用SSF制取纤维乙醇的工艺研究

利用同步糖化发酵（SSF）技术,以汽爆玉米秸秆为主要原料,对纤维乙醇的发酵工艺进行研究。玉米秸秆经蒸汽爆破预处理后,酶解得率增大到85.0%。进一步利用Box-Behnken实验设计方法,选取酶用量、发酵温度和发酵时间为影响乙醇产率的主要因素,通过响应面分析得到了较优的工艺条件：底物浓度15%（w/v）,酶用量35FPU/g（底物）,发酵温度37℃,发酵时间90h。在优化的工艺条件下,乙醇浓度为42.2g/L,达到理论产量的82.6%。和分步糖化发酵（SHF）工艺结果比较,SSF具有更高的生产效率。     

碱性过氧化氢预处理后汽爆玉米秸秆半同步糖化发酵生产乙醇

为了实现纤维素乙醇生产的"三高"(高浓度、高转化率和高发酵效率)指标,以复合预处理处理后的玉米秸秆为基质,探究其半同步糖化发酵工艺过程。通过对其高底物浓度预酶解过程特性考察,确定其最佳预酶解工艺为:在加酶量30 FPU/g干基质和50℃下,以15.6%(w/v)为起始基质浓度,在酶解12 h时补加相当于20%(w/v)初始基质浓度的干物料后继续酶解24 h。在最佳预酶解工艺基础上,探究了培养基成分和培养条件对乙醇发酵的影响,确定了发酵过程工艺:酵母提取物16 g/L、接种龄20 h、接种量0.6 g干菌体/L、发酵温度39℃和PEG4000 0.01 g/g干基质。在最佳的半同糖化发酵工艺下,发酵24 h后,乙醇产量达73.75 g/L,发酵效率为3.07 g/(L·h),转化率为61%。结果表明通过补料半同步糖化发酵过程可以实现高浓度和高发酵效率双重目标,这有利于推进纤维素乙醇生产的工业化发展。     

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。     

木薯渣分批补料酶水解及酒精发酵的研究

木薯渣是木薯淀粉加工后的废弃物,碳水化合物含量高。实验利用复合酶对木薯渣中淀粉和纤维素等碳水化合物非热水解进行了探索,结果表明:木薯渣具有较好的酶解性能;随着底物浓度的增大,酶解液糖浓度也不断提高,酶解得率逐渐降低;与间歇糖化工艺相比,16%底物在相同的水解条件和相同的酶添加量的条件下,采用4%的起始底物浓度,每隔12 h进行补料,葡萄糖得率从53.6%提高到72.4%;以不添加任何营养物质的水解液为原料进行酒精发酵,24h乙醇浓度达到24.9 g/L,乙醇得率达到42%,发酵效率为82%,乙醇产率达到1.04 g/(L.h),葡萄糖利用率达到97%。     

微波辅助稀酸预处理玉米芯同步糖化发酵制备乙醇

采用微波辅助稀酸预处理玉米芯以除去半纤维素和果胶等杂质,并降低纤维素的结晶度,然后经同步糖化发酵制备燃料乙醇,建立了制备乙醇的最佳工艺条件。利用热带假丝酵母种子液接种,发酵底物浓度20 g/100 m L,纤维素酶添加量质量分数为2%(相对于干物料),接种量体积分数为10%,150 r/min,33℃振荡培养48 h,终点乙醇产量达到30.98 g/L。采用分批补料方式,底物浓度提高到30 g/100 m L,其他条件不变培养60 h,终点乙醇产量达到41.23g/L。     

常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的浓醪酶解

为了实现木质纤维素浓醪酶解在低酶载量时的"三高"(高浓度、高转化率和高转化效率),通过利用常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,筛选合适的基质质量浓度(150 g/L)、纤维素酶添加量(6 FPU/g基质)和添加剂(吐温80,30 mg/g基质)。接着采用分批补料策略使基质质量浓度达到350 g/L,考察了不同加酶方式对分批补料浓醪酶解的影响。酶解72 h酶解液葡萄糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖转化率达到了理论值的60%。结果表明,常压甘油有机溶剂预处理基质具有较好的可酶解性,添加吐温80可以显著提高酶解效率。常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的分批补料浓醪酶解推动了纤维素乙醇浓醪发酵工业化进程。     

底物添加策略对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

利用玉米秸秆气爆预处理后的产物进行同步糖化发酵,研究了不同的底物添加策略对同步糖化发酵的影响。结果表明,通过分批添加底物,能提高木糖利用率,乙醇产量接近理论转化率(包括木糖)的50%;仅利用固形物进行同步糖化发酵,通过改变固形物浓度能有效提高乙醇终浓度,最大可达到49.9 g/L,转化率最高可达82.7%。采用不同的底物添加能有效改善同步糖化发酵过程中对木糖的利用率、乙醇终浓度以及乙醇转化率。     

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。     

绿色木霉和黑曲霉协同酶解稻草秸秆纤维素的效果研究

采用双酶混合酶解可以缓解单一酶酶解过程中存在的产物累积抑制作用.对经过15%氨水预处理后的稻草残渣进行双酶(绿色木霉和黑曲霉)混合酶解实验.单因子实验发现纤维素酶解的最适条件为:纤维素酶加入量为20FPU/g底物、底物浓度为80g/L、pH值4.8、糖化温度为50℃;正交实验表明,酶的用量对酶解效果最为显著,其次是糖化温度,然后是pH,底物浓度对酶解得率的影响较小.最佳的酶解条件为:纤维素酶加入量30FPU/g底物、底物浓度60 g/L、PH4.8、糖化温度为50℃,在此条件下的酶解得率可达到80%.该研究为纤维素的有效利用提供了依据.     

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。     

混合菌同步糖化共发酵造纸污泥产乙醇

对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）与重组大肠杆菌K011（Escherichia coli）混合菌同步糖化共发酵造纸污泥产乙醇进行了初步研究。在底物浓度为50g／L时,通过单因素实验和正交实验获得乙醇发酵的最佳条件：纤维素酶添加量25FPU／g底物,接种量为6％,酿酒酵母与重组大肠杆菌K011接种比例为1：1（细胞干重初始浓度分别为1．0g／L和0．3g／L左右）。发酵72h后,乙醇浓度为5．71g／L,产率达到0．114g乙醇／g污泥,达到理论值的42．5％。分别用酿酒酵母、K011单菌种发酵与双菌株组合发酵对比结果表明,混合菌发酵效果明显优于单菌种发酵。     

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%。     

酸性亚硫酸盐预处理桉木的分步和同步糖化发酵

本文以酸性亚硫酸盐预处理的桉木为原料,比较了不同固体浓度条件下进行分步(SHF)和同步(SSF)糖化发酵的水解与发酵产物得率。结果表明,SHF适合于固体浓度较低(2%和6%,w/w)的操作条件,当纤维素酶用量为20 FPU/g纤维素,酵母浓度为1g/L时,水解率可分别达到99.8%和94.8%,乙醇得率为94%和89%。SSF比SHF更适合于高浓的操作条件,当底物浓度为24%时,最高乙醇浓度可达56.7 g/L,是SHF得到乙醇浓度的1.7倍。     

小型发酵罐条件下树干毕赤酵母木糖发酵条件优化

以树干毕赤酵母m4为发酵木糖菌株,研究了5L发酵罐中不同培养条件对酵母发酵木糖生成乙醇和酵母生长规律的影响。结果表明,5L发酵罐中最佳发酵条件为:初始木糖浓度108g/L,温度28℃,通气量30L/h,转速300r/min,接种量12.5%,最适pH值为4.8,此时木糖转化率、乙醇得率最高,分别为98.5%,0.47g/g,乙醇产量有较大提高,50.0g/L。     

酸预处理麦秆半同步和同步糖化发酵制乙醇条件优化

麦秆首先进行盐酸预处理,然后以盐酸预处理麦秆为底物通过正交实验优化了底物半同步和同步糖化发酵制乙醇条件。利用XRD对原料、酸预处理麦秆和发酵麦秆的结构特征进行分析。结果表明:盐酸预处理的麦秆半同步糖化发酵制乙醇的最佳条件为发酵温度36℃、酵母接种量0.1%、酶质量浓度0.8 g/L和发酵时间2 d,此时乙醇含量为19.16 g/L;盐酸预处理的麦秆同步糖化发酵制乙醇的最佳条件为发酵温度39℃、酵母接种量0.1%、酶质量浓度0.5 g/L和发酵时间4 d,此时乙醇含量为19.44 g/L;同步糖化发酵优于半同步糖化发酵;XRD分析表明酸预处理和发酵后,麦秆的结晶度降低。     

利用废报纸同步糖化发酵生产乙醇的研究

研究了非离子表面活性剂吐温-20对丹宝利和安琪耐高温酿酒高活性干酵母发酵废报纸的影响,通过正交实验和单因素实验考察了发酵时间、酶用量、接种量和吐温-20的浓度对同步糖化发酵的影响。结果显示,吐温-20能有效地提高发酵液中还原糖和乙醇的产率,减少高成本的纤维素酶用量。添加0.15%的吐温-20,乙醇产率相应地增加了5.47%和7.24%,还原糖的含量分别增加了11.8%和12.2%。在最优发酵条件72h、20FPU/g(底物)、10%接种量(V/V)和0.17%吐温-20下,产率达到0.2416g乙醇/g(废报纸),是理论值的62.6%。     

葡萄糖对光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸的影响

在30L发酵罐中研究了初始葡萄糖质量浓度和补料方式对光滑球拟酵母WSH-IP303发酵生产丙酮酸的影响．实验确定116.4g/L左右是较为适宜的初始葡萄糖质量浓度,发酵58h时丙酮酸质量浓度和产率分别为58.0g/L和0.516g/g．采用初始葡萄糖质量浓度为53.4g/L,发酵24h分批补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵64h时丙酮酸质量浓度和产率分别为60.2g/L和0.559g/g;采用初始葡萄糖质量浓度为62.6g/L,发酵24h开始连续补料至葡萄糖总质量浓度为115g/L的培养方式,发酵72h时丙酮酸质量浓度和产率分别为63.3g/L和0.586g/g,与葡萄糖总质量浓度相似(115g/L)的分批发酵相比,丙酮酸产量分别提高了3.8%和9.1%．实验结果表明适宜的初始葡萄糖质量浓度能促进光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸;尽管葡萄糖补料培养可适度提高丙酮酸的产量及产率,但生产强度却有所下降．     

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%.     

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。