添加琼脂改善木薯和糖蜜机械搅拌发酵制备细菌纤维素的研究

分别以木薯酶解液和糖蜜处理液作为发酵碳源,在机械搅拌式发酵罐中生产细菌纤维素(BC).通过考察纤维素产量、活菌增殖、耗糖量以及溶氧率等参数研究添加0～0.8％ (w/V)琼脂对BC产量的影响.结果表明,未添加琼脂时,木薯酶解液的BC产量为6.8 g/L,发酵效果优于糖蜜的4.8 g/L.添加琼脂可以显著提高BC产量.木薯发酵中,添加0.2％琼脂得到的最大BC产量为8.1 g/L,比未添加的增加了l9％;糖蜜发酵中,添加0.6％琼脂的最大产量为7.4 g/L,比未添加的增加了54％.     

Tween80对稻草水解及同步糖化与发酵产乳酸的影响

在生物转化纤维原料产乳酸的过程中,酶解纤维原料产还原糖是限速步骤。为了获得较高的产物产率,需较高的酶用量,这使大规模酶解废弃纤维原料的成本很高。对吐温80在酶解稻草纤维素产糖,以及耐高温乳酸菌同步糖化发酵稻草产乳酸过程中的作用进行了考察。初步结果表明,吐温80加入可使保持同等程度的水解率所需的酶用量降低,添加0.2 g/g底物的吐温80到酶用量10 FPU/g体系,水解120 h的糖产率为292.2 mg/g,比不加表面活性剂体系的糖产率增加了11%;添加0.7 g/L的吐温80进行同步糖化与发酵72 h,能使乳酸产量提高24.2%。     

添加海藻酸钠对椰子水体系合成细菌纤维素的影响

以椰子水为培养体系,向培养基中添加海藻酸钠,利用木醋杆菌(Ax.)静态培养合成细菌纤维素(BC)。研究发现,培养体系中添加少量海藻酸钠,能显著提高产物的产量,添加量为4 g/L时,产量最大(8.35 g/L),是其他条件相同情况下不添加海藻酸钠时BC产量(3.47 g/L)的2.4倍。采用FTIR、XRD、TGA、SEM对产物进行了表征;并测试了产物的含水率及力学性能。结果表明,海藻酸钠的添加,对产物化学结构无改变,但一定程度降低了细菌纤维素结晶指数;降低了产物含水率和产物干膜的拉伸强度及断裂伸长率。     

产L-乳酸的鼠李糖乳杆菌发酵培养基的优化

采用Plackett-Burman试验设计优化了鼠李糖乳杆菌产L-乳酸的发酵培养基,筛选出对L-乳酸产量有显著性影响的因素,即葡萄糖、柠檬酸氢二铵、乙酸钠、酵母膏,对这四个显著性因素,用中心组合试验优化得到最佳发酵培养基。结果表明:当培养基组成为:葡萄糖138.8 g/L、柠檬酸氢二铵2.19 g/L、乙酸钠6 g/L、酵母膏为7.56 g/L、蛋白胨0.50 g/L时,L-乳酸的产量为104.40 g/L。     

专利实例

镀铬溶液苏联专利SU1308648A(1987.5.7)。在镀铬溶液中添加柠檬酸、草酸或酒石酸以改善溶液的稳定性。溶液配方(g/L):柠檬酸,草酸或酒石酸0.5～2,CrO_3150～250,H_2SO_40.5～2和合成工业冰晶石4.9～9,溶液配制方法:用水溶解CrO_3。分几次加入柠檬酸、草酸或酒石酸和冰晶石,每次添加量分别为0.1～0.5和1～2g/L,每次加入后通电1.0～1.5A·h/L。然后加入H_2SO_4。     

利用椰子水生物合成CMC改性细菌纤维素

以椰子水为培养基,于培养基中添加羧甲基纤维素(CMC)后培养木醋杆菌可制备羧甲基纤维素改性细菌纤维素(CMC-BC)。当添加6g/LCMC时,CMC-BC产量达到最大(10.41g/L),是纯BC产量(4.73g/L)的2.2倍。采用FTIR表征了产物结构;通过SEM、XRD、TGA研究了产物性能;并测试了产物的特性黏度与含水率。结果显示,利用椰子水所制备的CMC-BC缩短了培养时间(3d)。适量添加CMC〔ρ(CMC)=2～18g/L〕时,CMC-BC的聚合度增大,且具有较好热稳定性及较高含水率。CMC-BC还表现出较好的溶解性能。     

木醋杆菌的培养基优化研究

采用六因素三水平正交实验对木醋杆菌Acetobacter xylinum HN001的培养基进行了优化,确定了最佳培养基组成为:葡萄糖30 g/L,蛋白胨7.5 g/L,酵母粉10 g/L,磷酸氢二钠7.5 g/L,柠檬酸0.5 g/L,pH 5.0,30℃。采用优化的培养基制备细菌纤维素,应用傅立叶红外光谱、热重分析和扫描电子显微镜对其结构和性能进行表征。红外光谱测试显示含有纤维素的特征吸收峰。热重分析结果表明细菌纤维素最大失重温度为319.06℃,热稳定性较好。扫描电镜观察到细菌纤维素的纳米网状结构。     

Acetobacter xylinum NUST4.2摇瓶培养高产细菌纤维素及应用研究

添加生长因子于Acetobactet-zylinum NUST4.2的基础培养基中,优化的发酵培养基为:葡萄糖18 g,蔗糖21 g,玉米浆干粉20 g,硫酸铵4 g,磷酸二氢钾2 g,硫酸镁0.4 g,醋酸1.4 mL,乙醇4 mL,硫酸亚铁2 mg,烟酰胺0.6 mg,对氨基苯甲酸0.6 mg,蛋氨酸3 mg,水1 L.采用该优化培养基,动态条件下纤维素产量达7.16 g·L-1,是基础培养基的9.7倍.将动态·细菌纤维素进行匀浆处理后,与两种植物纤维纸浆配合抄纸,结果发现添加细菌纤维素能提高纸张的机械性能和防水性.     

糖源对细菌纤维素产量的影响

对不同糖源及糖浓度对细菌纤维素的影响进行了探讨,不同的糖源对纤维素的产量有较大的影响,其中以葡萄糖+果糖(1∶1 g/g)为唯一糖源时产量最高。当总糖浓度为40 g/L时,纤维素的产量接近最高点(2.55 g/L)。     

利用纤维原料在串联式生物反应器中协同酶解发酵乳酸

采用廉价的纤维素原料代替粮食发酵生产乳酸,具有重要的社会意义和经济价值。在串联式生物反应器中,将纤维原料酶水解与固定化乳酸杆菌发酵相耦联,纤维素的酶解产物葡萄糖被有效转化成乳酸,纤维素对乳酸的转化率和乳酸产率分别为70.3%和0.713g?(L?h)?1。在酶解体系中添加纤维二糖酶可以提高酶解得率。将酶解罐、固定化纤二糖酶柱和固定化细胞柱相串联,可有效消除纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用,纤维素对乳酸的转化率和乳酸产率分别提高到90.6%和0.986g?(L?h)?1。串联式生物反应器性能稳定,在重复分批发酵工艺中,连续10批纤维素对乳酸的转化率平均为89.6%。采用分批添料工艺,纤维底物的终浓度可增加到200g?L?1,发酵终点的乳酸浓度达105.2g?L?1,乳酸产率为1.315g?(L?h)?1。对等量底物而言,反应时间明显缩短,同时纤维素酶的利用率也得到了有效提高。     

细菌纤维素合成菌株的分离与生产工艺研究

从水果样品中分离到一菌株QAX0219#,该菌株经液态发酵可产生不溶性的凝胶膜,通过纤维素酶水解实验,初步确定其发酵产物为纤维素;对其合成纤维素工艺进行初步研究,结果显示以7%蔗糖,1.0%(V/V)无水乙醇,0.5%酵母膏,0.5%Na2HPO4,0.1%柠檬酸为培养基,8%接种量,pH6.0,在30℃静态培养的条件下,干膜产量可高达2.13g/L。     

利用纤维素水解液中的纤维二糖发酵制备丁二酸

纤维素水解液中通常含有纤维二糖。本文考察了Actinobacillus succinogenes NJ113利用纤维二糖厌氧发酵生产丁二酸的能力,并利用蔗渣纤维素制备纤维二糖作为碳源用于厌氧发酵生产丁二酸。3 L发酵罐厌氧发酵结果显示：以35 g/L纤维二糖作为碳源发酵制备丁二酸,其产量为23.51 g/L,产率达到67.17%;用含有18 g/L纤维二糖和17 g/L其它糖类的蔗渣纤维素水解液作为碳源发酵制备丁二酸,丁二酸的产量和产率分别为20.00 g/L和64.73%。因此,Actinobacillus succinogenes NJ113具有较强的利用纤维二糖生产丁二酸的能力,而且利用废弃的纤维素制备纤维二糖作为碳源高效、经济地发酵制备丁二酸具有可行性。     

常温高效磷化液的研制

研制了一种以磺基水杨酸为添加剂的常温、高效、耐腐蚀型磷化液。通过正交实验,得到磷化液最佳配方:5.0g/氧化锌,10.0mL/L磷酸,0.20g/L磺基水杨酸,0.50g/L氯酸钾,0.1g/L络合剂,0.20g/L柠檬酸,0.15g/L钼酸盐0.50g/L硝酸镍。分析了磷化膜层的表面形貌及电化学特征测定了该膜层的耐蚀性与膜重,并对磺基水杨酸的作用机理进行了探讨。结果表明,该磷化液性能优良;磺基水杨酸可以与Fe3 配位,加快磷化反应速率,缩短磷化成膜时间,提高磷化膜的耐蚀性。     

Fractionation of barley straw with dilute sulfuric acid for improving hemicellulose recovery

Dilute acid fractionation of barley straw improves dissolving hemicellulose fraction of the straw, while leaving the cellulose more reactive and accessible to enzyme as a strategy of pretreatment. To characterize the fractionation process, the effects of the acid concentration, temperature and reaction time on the hemicellulose removal as well as on the formation of by-products (furfural, 5-hydroxymethylfurfural and acetic acid) were investigated. The optimum fractionation conditions of barley straw were 1% (w/v) concentration of sulfuric acid, 158 °C of reaction temperature and 15 min of reaction time. Under the optimum conditions, 87% of xylan was hydrolyzed and recovered in liquid hydrolyzate, which was 7% higher than that of the predicted yield. The hydrolyzate contained glucose 2.44 g/L, arabinose 1.70 g/L, xylose 13.41 g/L, acetic acid 1.55 g/L, levulinic acid 0.03 g/L, 5-HMF 0.03 g/L and furfural 0.75 g/L.     

超声波-微波辅助柠檬酸催化纤维素水解条件

以柠檬酸为催化剂,采用超声波-微波相结合的辅助手法对自制稻草纤维素进行了水解研究。以还原糖得率为指标,在单因素试验的基础上,通过3因素3水平的正交试验考察了酸浓度、超声波处理时间和微波加热时间对指标的影响。对实验结果进行了极差分析和方差分析,结果表明,最佳反应条件为：柠檬酸浓度20%、超声波处理90 min、微波500 W加热30 min,此时还原糖得率最高,达64.46%。对稻草纤维素原料和水解残渣进行了红外表征,结果显示,水解残渣仍以纤维素的形式存在,可重新水解,提高原料利用率。     

乙酰柠檬酸三丁酯合成工艺的改进

以柠檬酸、正丁醇和乙酸酐为原料,对甲苯磺酸为催化剂,通过酯化、脱醇、乙酰化、脱乙酸和乙酸酐、中和、水洗等步骤制备了乙酰柠檬酸三丁酯。和文献报道的工艺相比,节省了催化剂用量,减少了近一半的废水量。当反应物摩尔比n（柠檬酸）：n（正丁醇）：n（乙酸酐）：n（对甲苯磺酸）=1：4．3：1．10：0．041,酯化反应温度为130-140℃,酯化时间为4h,乙酰化反应温度为50℃,乙酰化反应时间为1h时,产品的产率为97．5％,酯含量为99．21％,酸值为0．14mgKOH／g,色度小于50（Pt—Co）,符合产品质量要求。     

细菌纤维素乙酰化改性研究

以细菌纤维素为原料,浓硫酸为催化剂,与醋酸酐进行乙酰化反应,制得醋酸细菌纤维素(BCA),讨论了反应温度、反应时间、固液比、催化剂的用量对合成BCA的影响。结果表明:细菌纤维素的羟基被乙酰基取代。适宜的反应条件为反应温度70℃,反应时间2.5 h,细菌纤维素为1.0 g时,醋酸酐用量为20mL,催化剂浓硫酸用量为0.1 mL,BCA产率可达98%以上,取代度达2.9以上。     

代谢工程改造大肠杆菌生产琥珀酸

琥珀酸（succinic acid）是一种四碳二羧酸,在食品、医药、塑料和化工行业具有广泛的应用。目前,微生物法生产琥珀酸存在得率低、生产强度低、副产物积累等问题。为此,本研究通过复合诱变（ARTP和⁶⁰Co-γ射线）筛选到一株耐高渗突变株FMME-N-2,其琥珀酸得率为0.70g/g葡萄糖,同时积累18.8g/L乳酸、7.6g/L甲酸和17.3g/L乙酸。为了提高琥珀酸得率,通过敲除乳酸脱氢酶基因（ldhA）、丙酮酸-甲酸裂解酶-甲酸转运蛋白基因（pflB-focA）、磷酸转乙酰基基因（pta）、丙酸激酶基因（tdcD）和a-酮丁酸甲酸酯裂解酶基因（tdcE）,阻断冗余代谢支路减少副产物积累,获得工程菌株FMME-N-13,琥珀酸得率增加到0.92g/g葡萄糖,同时副产物大大降低,积累0.6g/L乳酸、3.6g/L甲酸和12.3g/L乙酸。同时,通过调控RBS强度组合优化来自产琥珀酸放线杆菌的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶基因（AsPCK）和来自博伊丁假丝酵母的甲酸脱氢酶基因（CbFDH）的表达水平,调控胞内ATP和NADH的浓度,最优工程菌FMME-N-26（FMME-N-13-L-AsPCK-L-CbFDH）的琥珀酸得率增加至1.04g/g葡萄糖,仅积累5.5g/L乙酸;最终,对厌氧阶段葡萄糖浓度进行优化,当葡萄糖浓度控制在0~5g/L时,菌株FMME-N-26的琥珀酸浓度增加到111.9g/L,得率为1.11g/g葡萄糖（理论产率的99%）,生产强度为1.76g/L/h,为琥珀酸的工业化生产奠定了良好的基础。     

蒙脱石负载铝基固体酸的制备及其催化性能

采用浸渍法制备了蒙脱石负载铝基固体酸(SO_4~(2-)/Al-O-MMT),用FTIR、XRD、TG/DSC、SEM、BET和PyFTIR对其结构进行表征与分析。以乙酸-正丁醇、柠檬酸-正丁醇的酯化反应为探针,研究了焙烧温度、浸渍液浓度对SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸催化性能的影响,并测定SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸的重复使用性。结果表明:蒙脱石负载铝基固体酸大大地提高了其催化活性。当焙烧温度为400℃,浸渍液浓度为0.75 mol/L时,SO_4~(2-)/Al-OMMT固体酸表现出最佳的催化活性,其催化合成乙酸正丁酯和柠檬酸三丁酯的酯化率分别可达到99.7%和96.1%。同时,SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸表现出较好的重复使用稳定性,重复使用6次后,对于上述两个反应的酯化率分别保持在89.0%和84.6%。     

UV/Fenton/柠檬酸体系光催化氧化孔雀石绿研究

光助芬顿反应是一种基于羟基自由基反应的高级氧化技术,为进一步提高光催化作用的效果,研究以柠檬酸为催化助剂,提出了UV/Fenton/柠檬酸体系光催化氧化有机污染物的新方法。以孔雀石绿为底物,考察了Fe2+浓度、初始pH值、柠檬酸浓度、H2O2的用量等因素对脱色效果的影响,获得了光催化氧化孔雀石绿的优化实验条件。结果表明,在Fe2+浓度为5 g/L,pH控制在3.0～5.0之间,柠檬酸浓度在0.8 g/L,30%H2O2用量在0.1 mL/mL溶液的条件下降解效果良好,在20 min之内,孔雀石绿的脱色率达到90%以上。