两相厌氧消化纤维素乙醇发酵残留物及微生物菌群结构分析

为了探究木质纤维素原料乙醇发酵残留物的产甲烷能力,以汽爆预处理狼尾草高底物乙醇发酵全残留物为底物进行两相厌氧消化产甲烷,同时分析其甲烷相微生物菌群结构.结果表明:酸化反应器中主要产物是丁酸和乙酸,纤维素转化率和VS去除率分别为89.0％和85.3％.酸化产物在甲烷相反应器中被有效降解,获得的平均甲烷浓度和平均甲烷产率分...     

玉米秸秆同步糖化共发酵工艺条件优化

以经过生物预处理后的玉米秸秆为原料,采用混合菌进行同步糖化发酵。以分光光度法测定发酵液中的乙醇含量,对发酵时间、发酵温度、接种比例、纤维素酶用量4个条件进行单因素试验分析,再通过正交试验对发酵条件进行优化。试验结果表明,最适发酵条件:发酵温度为36℃,发酵时间为96 h,接种比例为1∶1,纤维素酶用量为40 IU/g,乙醇产率为12.03%。     

农作物秸秆同步糖化发酵制燃料乙醇条件研究

用农作物秸秆做原料进行同步糖化发酵制取燃料乙醇,同步糖化发酵的温度不协调以及单批次同步糖化发酵原料用量影响乙醇产量等问题始终制约着工艺的应用。文中进行了主要农作物玉米秸秆和稻草秸秆的3种预处理方式同步糖化发酵和同步糖化发酵工艺过程的补料试验研究。试验结果显示,稀酸预处理稻草粉在液固比为8∶1时,同步糖化发酵效果最好,乙醇含量为11.16 g/L,残糖浓度最低为12.07 g/L;补料方式H下乙醇浓度达到最大值10.09 g/L,此补料方式下添加吐温-80、混合菌种时的乙醇产率变化不明显。     

典型生物质发酵制取燃料乙醇环境影响分析

结合生命周期评价方法与层次分析方法对杨木、玉米秸秆、甘蔗渣3种典型纤维素生物质的发酵制取燃料乙醇工艺进行环境影响评价。针对酸化、富营养化、全球变暖、化石能源消耗、光化学污染、人体毒性6种环境类型进行分析对比,并选取3个不同视角分析生物质发酵工艺所带来的环境影响。结果表明：农业阶段和生产阶段所产生的温室效应在全生命周期过程中占比最高;全球性视角下,全球变暖影响占比较高;区域性和局地性视角下,工艺的酸化影响最严重。     

糖浆废水与牛粪厌氧共发酵产甲烷特性研究

以糖浆废水和牛粪为底物,采取半连续发酵工艺运行CSTR厌氧发酵系统,考察混合底物中温(35℃)厌氧共发酵产甲烷特性。结果表明:厌氧发酵系统启动后产沼气速率较快,第8 d的沼气产量为350 m L/(L·d),进入稳定期后达到620 m L/(L·d);液相发酵短链挥发性脂肪酸(VFAs)的乙酸含量高于68%。调节进料有机负荷和水力停留时间分别为3.5 g/(L·d)和40 d时,系统运行稳定性与效能最佳,沼气产量为1180 m L/(L·d),甲烷含量高于57%。运用454焦磷酸高通量测序技术分析厌氧发酵系统启动稳定期(40 d)的细菌群落结构和多样性,在细菌属分类水平存在846个OTU,ACE和Chao1分别为2 224.8和1 498.8;Firmicutes门、Proteobacteria门和Bacteroidetes门属优势细菌类群,分别占细菌总数的64.9%,18.2%和9.1%;在属分类水平上,Syntrophomonas sp.为最优势细菌类群,占总丰度的14.5%,其次是Clostridium XI sp.,占总丰度的6.9%。     

表达漆酶的重组酿酒酵母菌株同步糖化发酵产乙醇特性研究

将来源于硬毛拴菌（Trametes trogii CICC 2689）的lcc1基因通过Di-CRISPR技术整合到酿酒酵母Y6中以实现漆酶的稳定表达,考察漆酶在酚类抑制剂及同步糖化发酵中的抗逆作用。结果显示：平板拮抗和液体摇瓶实验中,重组菌株Y6/Lac的生长状况、对数期生长速率及延滞期较对照菌株Y6均表现出相应优势;同时Y6/Lac对碱木质素的降解率提高41%,同步糖化发酵产乙醇效率提高14%。     

运动发酵单胞菌232B木薯快速乙醇发酵

以运动发酵单胞菌232B(Z.mobilis 232B)为菌种,木薯为底物进行同步糖化快速乙醇发酵的研究.首先采用Full Factorial设计和最速上升实验确定了培养基成分中的两个显著性因子及其最适浓度:酵母粉4.0g·kg-1,硫酸铵0.8g·kg-1.在最适合的培养基条件下,对木薯料水比和糖化酶用量进行了优化,得到Z.mobilis232B木薯乙醇发酵最佳料水比为1:3,糖化酶浓度为4AGU·g-1淀粉,乙醇发酵4.915g·(kg·h)-1.利用高效液相色谱对发酵液中残糖进行了分析,证明葡萄糖、果糖等单糖已完全被菌体利用,剩余糖多为二糖、三糖等不可发酵的低聚糖.     

餐厨废弃物糖化发酵炼制燃料乙醇工艺优化

利用高效液化酶(Liquozyme)和糖化酶(AMG)对餐厨废弃物进行液化糖化,优化了酶组成、加酶量、pH、操作温度、操作时间、酵母接种量等参数,建立了由餐厨废弃物炼制燃料乙醇的最佳工艺。结果表明:通过液化酶和糖化酶复配,可降低原料粘度、提高传质效率,使淀粉类多糖快速转化为可发酵性单糖;液化酶最优作用条件为85℃,pH值5.1~5.2,加酶量为0.75 U/g(干基),液化时间为40 min;糖化酶最优作用条件为45℃,pH值5.0,加酶量0.5 U/g(干基),糖化时间为30 min;最佳的发酵条件是酵母接种量3 g/L,发酵时间20 h,所得乙醇浓度为54 g/L,相当于0.438 g/g(乙醇/葡萄糖),达到理论产量的86%。     

提高菌株KE6-12对爆破秸秆同步糖化发酵适应性研究

利用可消化戊糖的菌株KE6-12进行发酵,以提高蒸汽爆破预处理玉米秸秆纤维素乙醇产率。通过调节预处理液的pH、发酵温度及采取补料策略提高菌株KE6-12对蒸汽爆破处理玉米秸秆同步糖化发酵的适应性。研究发现,在pH为5.0,温度为35℃条件下,经洗涤的预处理样品发酵96 h后,乙醇转化率可达到76%(相对于原料中葡萄糖含量);未洗涤样品仅为25%,将pH调至5.5,发酵144 h后转化率可提高至68%。采用补料策略B(发酵初加入纤维素酶,并分数批加入预处理后样品),将发酵温度降至30℃,144 h后发酵液中乙醇浓度达到27.6 g/L,转化率达到理论值的78%。通过调整发酵工艺,提高了可消化戊糖菌株的乙醇产率,对工业化应用具有一定的借鉴意义。     

杂交狼尾草与猪粪混合发酵产甲烷研究

以杂交狼尾草和猪粪为原料,分别设置草粪质量比为1∶0,0∶1,2∶1,1∶1,1∶2混合物料,于35℃中温厌氧消化,研究其产甲烷性能;以产气性能最好实验组的产气数据为样本,对比分析了指数平滑法在不同平滑系数α取值时的产气预测效果。结果显示:杂交狼尾草与猪粪混合发酵能够显著提高产气率和VS去除率,其中,草粪质量比为2∶1时产气效果最好,单位VS产气率为297.43 m L/g(VS),相比狼尾草和猪粪单一物料甲烷产率分别提高28.85%和21.73%,总固体、挥发性固体的去除率分别为7.69%和23.71%,两种物料混合发酵能够提高VS去除率。以时序预测中的指数平滑方法对草粪质量比为2∶1样品的产气数据进行建模,其拟合检验结果显示,当平滑系数α取0.9时,预测的均方根误差和均方误差分别为0.638 0和0.407 0,对产气过程可进行较准确的预测。     

柳枝稷鲜样及干样的稀酸预处理及乙醇发酵研究

为了比较柳枝稷的鲜样品与干样品生产乙醇的差异,首先对柳枝稷鲜样品和干样品进行稀酸水解研究,接着用本实验室酵母菌种Y7对两种原料的稀酸水解糖液进行未脱毒的乙醇发酵.研究结果表明:柳枝稷鲜样品稀酸水解的纤维素和半纤维素转化率、还原糖得率和水解液的乙醇产率都明显优于风干样品.该研究为柳枝稷的充分利用生产乙醇提供了新的有效途径.     

木质纤维素稀酸水解液游离细胞乙醇发酵

为了对木质纤维素稀酸水解液进行游离细胞乙醇发酵,采用了混合菌种与不同发酵方式对稀酸水解液的乙醇发酵进行了研究。通过对1#菌和2#菌以及1#菌和3#菌两组混合菌种的驯化,得到了能耐受一定浓度的发酵抑制因子并产生较高乙醇产量的菌株。用1#菌和2#菌混合菌种以及1#菌和3#菌混合菌种进行批式发酵,72h内乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,达到了理论产率的96.1%和88.5%。对补料批式发酵进行的初步研究也取得了比较好的结果。     

甜高梁茎秆固态发酵制取燃料乙醇过程分析与中试研究

研究了甜高粱秆固态发酵生产燃料乙醇过程工艺参数的变化规律及相关性,并以此为基础进行了5m~3转鼓式固态发酵反应器中试试验.结果表明:糖份的快速消耗伴随着乙醇的大量产生,酵母分泌相关酶类使非还原糖向还原糖转化;发酵过程pH下降,对乙醇产生无明显抑制;搅拌可以改善传质、传热,有利于菌体的生长和发酵的进行.中试结果表明40～44h内可完成发酵.直接固态发酵与蒸馏后获得30%～40%的粗醇溶液,平均13.5～15.5kg甜高粱秆产1kg(99.5%)无水乙醇,糟渣粗蛋白含量6.94%(干基),可替代"黄储"饲料.糖利用率最高97.50%,乙醇实际收率最高94.48%.     

酸、碱、氧化试剂与低温冻融联合预处理对高粱秸秆厌氧发酵产甲烷的影响

以高粱秸秆为原料,分别研究酸、碱、氧化试剂与低温冻融联合预处理对高粱秸秆与沼泥混合厌氧发酵产甲烷的影响.试验结果表明:经过预处理后各试验组高粱秸秆组分含量比CK对照组均有显著变化(p<0.05),木质素去除率在29.85％～41.71％之间,纤维素相对含量提高率在10.08％～17.27％之间,半纤维素去除率在1.30...     

固定化运动发酵单胞菌乙醇发酵研究

以运动发酵单胞菌(zymomonas mobilis 10225)为菌种。以葡萄糖为底物进行乙醇发酵。对不同底物浓度[5％，7．5％。10％(W／V)]、不同温度(25℃,30℃，35℃)条件下，游离细胞和固定化细胞乙醇发酵的特性进行研究。实验结果表明。葡萄糖浓度为5％。25℃时可达到最大的乙醇产率0．50g乙醇／g葡萄糖。以海藻酸钙为包埋介质，对Zymomonas mobilis进行固定化。在10％葡萄糖培养基中多批次半连续发酵，可在8h内使乙醇产率系数达到0．50。短的发酵周期和高的乙醇产率为后续的葡萄糖和木糖两步乙醇发酵提供理想的实验数据。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明,Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到了理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L,最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L。两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

含纤维素类生物质的生物制氢

首次报道了以消化污泥为天然产氢菌源,以含纤维素类生物质(脱油花生饼和棉籽饼)为底物,通过批式试验实现生物制氢的研究结果。系统考察了菌种来源、底物预处理、培养时间、发酵反应温度等因素对含纤维素类生物质(脱油棉籽饼和花生饼)产氢能力的影响,考察了液相发酵末端产物组成随培养时间的变化规律。实验结果表明,在脱油花生饼和棉籽饼初始浓度分别为80g/L和100g/L的条件下,经稀盐酸预处理后二者的产氢能力分别从27.37mL/g和9.24mL/g增加至42.4mL/g和15.4mL/g,与未经预处理的脱油花生饼和棉籽饼相比,二者的产氢能力分别提高了54.9%和66.7%。生物气的主要组成为氢气和二氧化碳,发酵液的主要组成为乙醇、乙酸和丁酸,整个发酵产氢过程没有检测到有意义的甲烷气体存在。     

固定化细胞木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵研究

利用不同菌种的固定化细胞对木质纤维素稀酸水解液进行乙醇发酵,对2#菌进行了以木糖为底物7个批次的驯化培养。利用4#与1#的混合菌及3#菌进行批式发酵以及4#和1#、1#和3#、4#和3#混合菌及3#菌进行补料批式发酵,结果表明,1#和4#及1#和3#混合固定化对木质纤维素稀酸水解液进行补料批式发酵,乙醇产率较为理想,分别为理论产率的79.3%和84.3%。     

中心复合实验优化嗜单宁管囊酵母发酵生产乙醇的研究(Ⅰ)

采用四因素三水平中心复合实验法优化嗜单宁管囊酵母(Pachysolen tannophilus)发酵生产乙醇的条件,根据实验数据拟合建立关于乙醇浓度随发酵时间、接种量、转速、发酵温度等因素变化的数学模型。根据该模型进行工艺参数的优化,以乙醇浓度为指标,实验所得的嗜单宁管囊酵母发酵生产乙醇的优化工艺条件为:发酵时间68h,接种量6%,转速120r/min,发酵温度32℃。该条件下乙醇产量为20.58g/L,残葡萄糖浓度为0.119g/L。对模型的有效性进行检验。     

改进的柳枝稷预处理方法及乙醇发酵研究

为了提高柳枝稷中纤维素和半纤维素糖的转化率,降低水解液中抑制剂的浓度,首先,用稀酸在温和条件下对柳枝稷进行水解,然后用碱对酸水解后的固体物进行预处理,接着用纤维素酶酶解并分别对稀酸水解液和酶解液进行乙醇发酵.结果表明:纤维素转化率达到94.26%,半纤维素转化率为60.93%,稀酸水解液乙醇发酵的乙醇产率为0.441g乙醇/g糖,达到最高理论值的86.47%.酶解液乙醇发酵的乙醇产率为0.486g乙醇/g葡萄糖,达到最高理论值的95.29%.