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。     

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。     

Cellic CTec2水解常压甘油自催化预处理麦草的特性探讨

目前市场上商业纤维酶制剂产品很多,不同来源纤维素酶的基质适应性各不相同,所以产糖效果也存在显著差异。为了探究Cellic CTec2(CTec2)这种商业纤维素酶水解木质纤维素的特性,本文通过对酶解率测定探究了CTec2水解甘油预处理麦草的特性。研究发现,CTec2在2%浓度基质上酶解率远远高于其它三种商业纤维素酶-Celluclast1.5L、GC220和Spezyme-CP,而且它们两两之间没有协同水解甘油预处理麦草的作用。CTec2在高基质浓度条件下能较快水解液化木质纤维素基质,在15%基质浓度上按酶蛋白载量为8mg/g基质时,72h酶解率达到39.06%,而同条件下的其它三种酶几乎不能使基质液化。与其它纤维素酶一样,加入适量添加剂可以提高Ctec2水解甘油预处理麦草能力,添加量为0.05g/g基质的PEG10000、吐温20和BSA Ctec2的酶解率分别提高了55.3%、42.5%和38.3%。因此,Ctec2作为一种新型商业纤维素酶制剂,在纤维基质高浓水解方面将会有着潜在的应用前景。     

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。     

温和碱法预处理甘蔗渣分步糖化乙醇发酵的研究

甘蔗渣是制糖工业的主要废弃物,因其来源广泛,纤维素含量高而成为一种重要的可再生生物资源。本文在对甘蔗渣成分分析的基础上,研究了温和碱法预处理甘蔗渣分步糖化乙醇发酵工艺。甘蔗渣经温和碱法预处理后采用分步糖化发酵来生产乙醇,正交设计试验表明影响甘蔗渣酶解的显著因素为酶添加量,并得到最优酶解条件:酶添加量为25 FPU/g甘蔗渣,温度为50℃,初始pH为4.9。在优化条件下,预处理甘蔗渣的酶解效率可达到74.26%。在甘蔗渣水解液中补加一定营养物后,适合酵母的生长和乙醇的发酵,发酵96 h时,乙醇产量达到39.79 g/L,发酵效率为82.70%,乙醇得率为0.48 g/g。本研究证实了温和碱法预处理甘蔗渣水解液发酵生产乙醇的可行性,为甘蔗渣预处理及用作乙醇发酵原料奠定了坚实的基础。     

能量策略对酶法合成谷胱甘肽效率影响

通过比较和调控细胞酶催化前体氨基酸合成谷胱甘肽(GSH)反应过程中的能量类型和添加策略,跟踪反应过程中合成GSH的浓度变化,考察能量种类和添加模式对酶法合成GSH转化效率的影响。结果表明,葡萄糖作为能量碳源对酵母细胞酶催化合成GSH转化率的影响明显,初始反应液添加100 mmol/L葡萄糖酶法合成GSH转化率为27.88%,分批定点流加葡萄糖(第2、3、4小时各添加27.78 mmol/L)酶法合成GSH转化率可达到35.81%;在酶反应过程能量供应策略中,初始反应液中添加0.5 g/L的腺苷时,酶法合成GSH的转化率提高到36.37%;初始反应液添加0.5 g/L腺苷结合分批定点流加葡萄糖(第2、3、4小时各添加27.78 mmol/L),酶法合成GSH转化率达到41.57%。     

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.     

木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理

针对小分子有机溶剂预处理时存在的不足,该文对高沸点有机溶剂预处理木质纤维素以提高其可酶解性进行了探索.以常见高沸点有机酸和醇进行汽爆麦草预处理时发现,酸比醇类的预处理作用强,但选择性没有醇类好;高沸点醇类在高温预处理汽爆麦草时,它的酶解率比低温时显著提高,由27％～35％提高为48％～54％,但纤维素明显发生降解,高沸醇预处理后纤维素含量为原汽爆麦草相应的85％～90％,其中甘油预处理选择性最好;原麦草经常压甘油预处理(T≥200℃)后纤维素保留在90％以上,基质酶解率可达70％.通过实验最终寻找到一种适合于构建常压有机溶剂预处理的高沸点溶剂-甘油,为构建新型有机溶剂预处理方法提供了希望.     

Bacillus mucilaginosus SM-01补料分批发酵产胞外多糖

在5 L发酵罐上对Bacillus mucilaginosus SM-01发酵产胞外多糖的发酵工艺进行研究。通过分析分批发酵时不同初始葡萄糖浓度对菌体生长及多糖合成的影响,选取60 g/L为最适初始葡萄糖浓度。进一步研究初始葡萄糖浓度为30 g/L时不同补料方式对产糖的影响,结果表明分批补料为最适补料方式。采用分批补糖发酵工艺,即初始葡萄糖浓度为30 g/L,发酵后期分批次补加剩余30 g/L葡萄糖,胶质芽孢杆菌胞外多糖的浓度可达到38.62 g/L,较分批发酵提高36.8%,葡萄糖转化率由47.0%提高至64.4%。     

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%.