β-葡萄糖苷酶高温同步糖化发酵产乙醇应用研究

利用Trichoderma sp.W2所产的嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶及耐高温酵母Kluyveromyces marxianus NCYC 587,以气爆秸秆为原料进行高温同步糖化发酵。研究结果表明:在42℃条件下,接种体积分数10%,底物质量分数15%,发酵pH值为4.8,β-葡萄糖苷酶添加量为30 U/g底物条件下发酵效果最好。NCYC 587能迅速利用预水解产生的葡萄糖发酵并积累乙醇,同时能利用部分木糖,但在发酵后期,葡萄糖利用完全后会代谢利用一定量的乙醇,致使发酵过程中乙醇质量浓度始终维持在一个相对较低的水平。乙醇最高质量浓度达到20.56 g/L,乙醇产率达80.64%。添加嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶于高温同步糖化发酵能有效解决纤维素酶解发酵过程终端产物抑制的难题。     

四株酵母乙醇发酵的初步研究

比较了休哈塔假丝酵母NLP21、树干毕赤酵母NLP22、NLP23和NLP31,在30 g/L的木糖和混合糖(葡萄糖15 g/L+木糖15 g/L)发酵培养基上以及在培养基中氮源浓度降低到原来1/2和1/10时的发酵性能。结果表明,在30 g/L木糖发酵培养基上,NLP23和NLP31产乙醇质量浓度最高,分别为(11.14±0.13)和(11.15±0.08) g/L。在15 g/L葡萄糖+15 g/L木糖混合糖发酵培养基上,NLP31产乙醇质量浓度最高,为(10.91±0.12) g/L。当发酵培养基中氮源浓度降低到原来的1/2时,NLP23和NLP31产乙醇能力相当,但后者产木糖醇的量增大;当氮源质量浓度降低到原来的1/10时,NLP23和NLP31产乙醇能力随着发酵轮数的增加,逐渐下降,氮源浓度低,降低了乙醇的产量。     

不同非氧化磷酸戊糖途径基因的过表达对酿酒酵母木糖发酵性能的影响

以双拷贝过表达木糖代谢上游途径关键酶(木糖还原酶XR、木糖醇脱氢酶XDH和木酮糖激酶XKS)的酿酒酵母菌株为背景,在过表达非氧化磷酸戊糖(PP)途径中转醛酶基因TAL1的基础上,对途径中其他基因TKL1(转酮酶)、RPE1(核酮糖-5-磷酸差向异构酶)和RKI1(核酮糖-5-磷酸异构酶)进行了不同程度的过表达,以研究PP途径基因过表达对酿酒酵母木糖代谢的影响。在不同培养基条件下对重组菌株木糖代谢进行研究,结果显示,在过表达TAL1的基础上不同组合过表达PP途径其他基因不同程度改善了酿酒酵母木糖发酵性能,重组菌株能在36~48 h耗完质量分数(下同)为5%的木糖。其中,过表达PP途径全部基因比其他过表达基因组合表现出明显的优势,在8%木糖发酵条件下其乙醇产量达到了每1 g木糖0.337 g,较对照菌株提高了7.86%。这说明同步过表达PP途径基因更有利于酿酒酵母木糖发酵。     

甘薯渣酒精发酵条件优化

采用正交试验方法,进行甘薯渣生料发酵生产乙醇的研究。对发酵的5个影响因素：发酵pH值、水料比（质量比,下同）、发酵时间、发酵温度以及酒曲添加量进行探讨,确定影响发酵效果的主次因素顺序以及可能的最适宜发酵条件。在正交试验基础上进一步进行单因素试验,得出最适宜发酵条件为：发酵pH值取原料的自然pH值,水料比取24,发酵时间取180　h,发酵温度取33　℃,酒曲添加量取09%。最适宜反应条件下乙醇收率为882%。     

木糖利用融合子D2的制备与乙醇发酵特性

以树干毕赤酵母（Pichia stipitis）1960（Ps1960）与酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）AADY（ScAADY）为亲本菌株,采用双亲灭活原生质体技术制备木糖利用融合子,并对其制备条件进行了优化。优化后的原生质体制备条件为Ps1960采用2%蜗牛酶和1%纤维素酶在28℃酶解45 min,20W紫外灯距离10 cm照射3 min灭活;ScAADY采用1.5%蜗牛酶和1%纤维素酶28℃酶解50 min,55℃水浴50 min灭活;均采用0.6 mol/L山梨醇为渗透压稳定剂。在该条件下,共得到22株融合子。通过测定各融合子在不同培养基条件下的生物量来评价其木糖代谢和乙醇耐受能力,最终获得能利用木糖高效发酵产乙醇、遗传性状稳定的融合子D2,并进行乙醇发酵条件优化。结果表明,在混合糖质量分数8%、木糖和葡萄糖质量比6：1、5%接种量、30℃、160 r/min、培养72 h条件下,融合子D2发酵产乙醇的产量为40.58 g/L。     

多菌混合固态发酵产纤维素酶研究

采用多菌混合发酵可以提高纤维素酶的活力,为获得高活力的纤维素酶制剂,文中以碱处理后的甘蔗渣和麸皮作为发酵产酶培养基,采用响应面法对2株纤维素酶生产菌里氏木霉CICC40359和斜卧青霉SMX固态混合发酵条件进行了优化。结果发现在发酵温度为28℃,料水比(质量体积比)1∶2.5(g/mL)的条件下,当V(青霉)∶V(木霉)为3∶1,总接种量8%(mL/g),培养基中m(蔗渣)∶m(麸皮)为2∶1,发酵3 d时,滤纸酶活有最大值达到101.825 FPU/g,这为后续优化工作的开展提供了依据,同时高酶活下发酵液中呈现高的糖质量分数为同步产酶发酵产乙醇提供了新思路。     

玉米秸秆发酵生产乙醇的研究

以1.5%硫酸120℃处理60min、又被1%氢氧化钠80℃处理60min的玉米秸秆为底物。正交优化了利用其糖化液发酵产乙醇的条件,在温度34℃、酵母接种量4%(体积分数)、玉米浆加量0.4%(体积分数)的发酵条件下反应48h产生乙醇40.2g/L,纤维素乙醇转化率为86%。     

以玉米为原料的乙醇发酵工艺优化

以糖化醪液及发酵醪液为研究对象,通过响应面实验对ρ(糖)、营养成分及发酵工艺进行优化,达到提高酵母活性,实现高ρ(乙醇)发酵技术的突破。利用Placket-Burman(PB)实验证明磷酸氢二铵对乙醇发酵有促进作用,而磷酸氢二钾和硫酸钾对乙醇发酵无显著促进作用。利用响应面实验对ρ(糖化醪糖)及ρ(磷酸氢二铵)进行优化,当发酵醪与高质量浓度糖化醪[ρ(葡萄糖)=316 g/L]按体积比1∶1混合后,补加2 g/L磷酸氢二铵,并在30℃条件下发酵48 h,实现醪液ρ(乙醇)=137 g/L[φ(乙醇)=17%],醪液ρ(葡萄糖)1.7 g/L。     

诱变管囊酵母发酵木糖产乙醇的研究

通过Co⁶⁰诱变使管囊酵母利用木糖发生突变。经在纯木糖培养基上的筛选,分离得到有较高木糖利用效率和乙醇发酵效率的诱变菌株800-3,考察了发酵条件对其产乙醇的影响。结果证明,溶氧量和培养基组分对于乙醇的产率有重要影响,在转速100 r/min,100 mL三角烧瓶中装液20 mL,酵母浸膏浓度1 g/L条件下,发酵液中的乙醇质量浓度只有5.86 g/L,而木糖醇质量浓度可以达到12.95 g/L,乙醇产率与前人的研究结果相比还有较大差距。     

木糖发酵微生物的研究进展

木糖广泛存在于林业及农业废弃物中,木糖发酵生产乙醇是再生资源的有效利用。简述了木糖发酵微生物和木糖代谢工程菌的种类及研究进展。