瘤胃菌与丁醇菌共生发酵麸皮生产丁醇

寻求瘤胃纤维素降解菌群NLH151与丁醇菌zr11共生发酵麸皮生产丁醇的最佳工艺条件。考察了接种方式、共培养温度、pH值等因素对纤维素降解率及丁醇生产能力的影响,得出了2种菌最佳共生培养的发酵条件。共生发酵时,麸皮质量浓度为20 g/L,共培养温度为33℃,pH值为6.0—6.5,瘤胃菌NLH151与丁醇菌zr11的接种量(体积分数)分别控制在15%和8%,瘤胃菌接入24 h后接入丁醇菌,共发酵48 h,总溶剂质量浓度可达到10.33 g/L,其中丁醇为7.8 g/L。该研究为利用农业废弃物进行新能源的开发提供了实验依据。     

不同C源对丙酮丁醇梭菌产丁醇的影响

对丙酮丁醇梭菌在以葡萄糖、木糖、蔗糖、混合糖、玉米芯酸解糖液分别作C源的P2培养基中的产丁醇状况进行研究。结果表明:不同C源对丙酮丁醇梭菌发酵产丁醇有显著的影响;葡萄糖为底物时,丁醇产量最高达到13.50 g/L,总溶剂为19.66 g/L;蔗糖为底物时,丁醇所占比例都在70%以上,丁醇产量可达12 g/L;木糖、混合糖为底物时,丁醇产量在10 g/L左右;只有丙酮丁醇梭菌I4-28能利用玉米芯酸解糖液发酵产丁醇,丁醇产量为7 g/L。     

低共熔溶剂和次氯酸钠组合预处理秸秆及在丁醇发酵中的应用

随着传统化石能源日趋枯竭，木质纤维素生物质等可再生资源的综合利用得到越来越多的关注。为了更好地利用木质纤维素生物质，采用物理、化学或生物方法降低其结构顽抗性是必不可少的步骤。在前期研究中，本文作者所在实验室发现了一种乙胺盐酸盐为氢键受体、乳酸为氢键供体的新型低共熔溶剂（EaCl∶LAC），其对玉米芯有很好的去除半纤维素的作用。本文将EaCl∶LAC用于预处理水稻秸秆，并结合碱性氧化剂NaClO，进一步提高了木质素的去除率。在最优条件下，经EaCl∶LAC/NaClO预处理后水稻秸秆的半纤维素和木质素的去除率分别为94.9％和80.2％。将预处理后水稻稻秆经纤维素酶解可得到总还原糖浓度为60.46g/L的秸秆水解液。采用梭菌Clostridium saccharobutylicum DSM13864利用稻秆水解液进行丁醇发酵，72h后丁醇浓度为10.16g/L，丁醇的糖醇产率为0.22g/g_{total sugar}。本文提供了一种提高木质纤维素生物质酶解效率和水解液还原糖浓度的方法，无需外源添加葡萄糖和脱毒处理，可直接用于发酵合成生物丁醇。     

嗜单宁管囊酵母木糖酒精发酵的研究

综合利用丰富、廉价且可再生的农作物秸秆资源生产酒精的研究已经渐渐成为全球范围的热点之一。文章研究了嗜单宁管囊酵母木糖酒精发酵的发酵性能,分离、筛选、驯化培养出一株高效木糖酒精发酵菌株 g-13,在最适条件下其木糖酒精发酵的转化率为 0.446 g/g(酒精/消耗的糖),为发酵秸秆纤维水解液中的戊糖生产燃料酒精提供菌种支持。     

麦草酸水解及水解液木糖发酵的研究

采用甲酸/盐酸水解体系水解麦草,发现 65℃ 水解 0.5 h 可实现麦草中半纤维素的充分水解。选用热带假丝酵母发酵麦草甲酸水解液制取木糖醇。分别研究了在不同浓度甲酸及甲酸根条件下D-木糖的发酵效果,发现在 2 g/L 的甲酸及 5 g/L 的甲酸根条件下,D-木糖实现发酵并得到最大产率的木糖醇,高浓度的甲酸及甲酸根都会抑制D-木糖的发酵。采用D311型阴离子交换树脂脱除甲酸根,实现了麦草水解液的发酵,木糖醇最高得率为 16.88%(木糖醇/木糖)。     

利用Clostridium saccharobutylicum DSM 13864 连续发酵生产丁醇

为使用廉价糖质原料进行连续发酵生产丁醇提供理论依据和实验指导,以Clostridium saccharobutylicum DSM 13864为发酵菌种,考察了稀释率和温度等因素对以葡萄糖为原料的四级连续发酵生产丁醇的影响。结果表明：高稀释率有利于酸的积累和菌体的生长,低稀释率有利于溶剂的生产。当稀释率为0.05 h?1,4个发酵罐温度控制在37 ℃时,总溶剂产量为11.57 g/L,其中丁醇7.29 g/L,生产率为0.145 g/(L?h)。在0.05 h?1稀释率的条件下进行变温连续发酵证实低温有利于溶剂的积累,当一级和二级罐温度控制在37 ℃,三级和四级罐温度控制在33 ℃时总溶剂产量最高为13.69 g/L,其中丁醇为8.36 g/L,生产率为0.171 g/(L?h)。     

木质纤维素水解液中酚类抑制物去除的研究进展CSCD

利用木质纤维素水解液发酵产乙醇、丁醇已成为一种极具发展前景的可再生能源生产方式。然而,木质纤维素水解液中产生的酚类物质对发酵起抑制作用并严重阻碍溶剂产生。文章系统介绍了木质纤维素水解液中产生的酚类物质含量及其对终产物发酵的影响,综述了近年来国内外利用生物法去除酚类的效果,阐述了自脱毒发酵菌株的构建。最后,对如何提高水解液中抑制物去除率提出建议与展望。     

汽爆秸秆膜循环酶解耦合丙酮丁醇发酵

利用新型的汽爆玉米秸秆膜循环酶解耦合发酵系统进行了丙酮丁醇发酵的研究,并对使用该系统所导致的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum AS1.132)代谢的变化进行了讨论. 在稀释率为0.075 h-1的条件下,丁醇的产量为0.14 g/g (纤维素+半纤维素),最大丁醇产率达到0.31 g/(L×h),溶剂组成为丁醇:丙酮:乙醇65.3:24.3:10.4(体积比),纤维素和半纤维素的转化率分别为72%和80%,使用单位纤维素酶所产生的丁醇量为3.9 mg/IU,是分步水解批次发酵的1.5倍. 利用该系统使酶解和发酵分别在各自最适的条件下同时连续进行,减少了纤维素酶的用量,有效地解除了酶解产物对纤维素酶的抑制作用,并减轻了溶剂产物尤其是丁醇对微生物活性的影响,延长了发酵周期.     

基于果糖与葡萄糖不同混合比例的丙酮丁醇发酵

介绍了以不同底物的丁醇发酵结果,阐述了在以55g/L葡萄糖与果糖（1∶4）混合糖模拟菊芋物料为底物的丁醇发酵过程中存在果糖利用及丁醇产量较低等问题,研究了基于葡萄糖与果糖不同混合比例（1∶2、2∶3、3∶2及3∶1）的丁醇发酵性能。研究结果说明了随着混合比例提高,发酵时间由76h缩短至48h,菌体最大生物量OD620由2.1提高至4.3,而当葡萄糖与果糖混合比例为1∶2时,发酵过程中菌体细胞对果糖代谢能力最佳,且终点残糖浓度仅为2.1g/L,果糖利用效率达到95.03%,丁醇及总溶剂产量分别达到9.7g/L与16.0g/L。     

缺失PHO13基因与进化工程构建高效利用木糖酵母

过表达了木糖还原酶、木糖醇脱氢酶和木酮糖激酶基因的重组工业酿酒酵母菌株KAM-6X内缺失了编码对硝基苯磷酸盐磷酸化酶的PHO13基因,接着通过EMS诱变和进化工程筛选,获得了一株高效利用木糖的菌株,命名为PE。有氧条件下,在含50 g/L木糖和100 g/L木糖的YPX中最大比生长速率分别为0.299和0.282 h^-1,分别比出发菌提高了95.43%和102.87%,同时PE菌株能在前24 h内耗掉36.12 g/L木糖,48 h内耗掉70.25 g/L木糖。微好氧条件下副产物产量降低,糖醇转化率最高达到0.382 g/g,证明PE是一株高效利用木糖发酵的工业酵母菌株。     

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。     

Clostridium acetobutylicum细胞的无机载体吸附固定化及其应用研究

为避免渗透汽化膜原位分离过程中丁醇生产菌对膜的污染,对无机载体吸附固定Clostridium acetobutylicum XY16进行了研究,考察了多种无机载体对菌体的固定效率及其发酵产丁醇性能的影响.研究发现:在静电引力的作用下,携带正电荷的沸石对荷负电的菌体具有良好的吸附作用.在此基础上,对沸石载体进行负载阳离子改性,沸石负载铁离子改变了载体表面Zeta电位,可增强对菌体的固定效率,并提高发酵性能.当培养基中葡萄糖浓度为60 g?L?1时,添加Fe3+-沸石18%(W/V)进行批式发酵,总溶剂的转化率为0.31 g?g?1,对菌体的固定效率达到87%,比未改性沸石提高了22%,丁醇产量为13.5 g?L?1,总溶剂可达20 g?L?1,比沸石改性前分别提高了8%和11.1%.对该材料固载的细胞进行4次重复批式发酵,总溶剂的基质得率与游离细胞批式发酵结果类似.以上研究结果表明Fe3+-沸石对Clostridium acetobutylicum XY16具有较好的细胞固定效率,并对其生产性能具有一定的促进作用,适宜作为丁醇生产菌的吸附载体.     

Bioconversion of corn stover hydrolysate to ethanol by a recombinant yeast strain

Three corn stover hydrolysates, enzymatic hydrolysates prepared from acid and alkaline pretreatments separately and hemicellulosic hydrolysate prepared from acid pretreatment, were evaluated in composition and fermentability. For enzymatic hydrolysate from alkaline pretreatment, ethanol yield on fermentable sugars and fermentation efficiency reached highest among the three hydrolysates; meanwhile, ethanol yield on dry corn stover reached 0.175 g/g, higher than the sum of those of two hydrolysates from acid pretreatment. Fermentation process of the enzymatic hydrolysate from alkaline pretreatment was further investigated using free and immobilized cells of recombinant Saccharomyces cerevisiae ZU-10. Concentrated hydrolysate containing 66.9 g/L glucose and 32.1 g/L xylose was utilized. In the fermentation with free cells, 41.2 g/L ethanol was obtained within 72 h with an ethanol yield on fermentable sugars of 0.416 g/g. Immobilized cells greatly enhanced the ethanol productivity, while the ethanol yield on fermentable sugars of 0.411 g/g could still be reached. Repeated batch fermentation with immobilized cells was further attempted up to six batches. The ethanol yield on fermentable sugars maintained above 0.403 g/g with all glucose and more than 92.83% xylose utilized in each batch. These results demonstrate the feasibility and efficiency of ethanol production from corn stover hydrolysates.     

ORP调控对马克斯克鲁维酵母发酵纤维素水解液的影响

采用通气的方式进行氧化还原电位（oxidation-reduction potential,ORP）调控,研究在添加抑制物条件下Kluyveromyces marxianus 1727-5利用葡萄糖、木糖以及两者混合体系的发酵性能,在此基础上考察了ORP调控策略对玉米秸秆水解液发酵的影响。研究结果表明：在调控ORP策略下,多种混合抑制物对酵母生长代谢造成的损害得以有效改善,细胞活性高,木糖、葡萄糖代谢速率加快。葡萄糖与木糖共发酵时,ORP调控至-150 mV时,葡萄糖发酵时间缩短近30%,木糖醇浓度由3 g·L^-1增加到10 g·L^-1。ORP调控策略也同样能有效缓解玉米秸秆水解液中较高浓度的多种抑制物对酵母细胞的胁迫,ORP为-100 mV时,相比于对照组,在保持终点乙醇不变的情况下,葡萄糖的发酵时间缩短了22%;木糖消耗由4.88 g·L^-1增至10.27 g·L^-1,木糖醇得率也由0.20 g·g^-1提高至0.48 g·g^-1。     

Comparison of bacterial cellulose production by Gluconacetobacter xylinus on bagasse acid and enzymatic hydrolysates

To fulfill the comprehensive utilization of cellulose and hemicellulose components in bagasse for bacterial cellulose (BC) production, both bagasse acid and enzymatic hydrolysates were used for BC production by Gluconacetobacter xylinus. Although the BC accumulation rate was slower during the early period of fermentation in the bagasse acid hydrolysate than in the enzymatic hydrolysate, the highest BC yield (1.09 vs. 0.42 g/L) was higher in the bagasse acid hydrolysate. The substrate utilization was evaluated in both bagasse acid and enzymatic hydrolysates, and glucose, xylose, and acetic acid were better carbon sources than arabinose and cellobiose for G. xylinus. The structure of the BC samples obtained from bagasse acid and enzymatic hydrolysates, including the microscopic morphology, functional groups, and crystals, was similar especially in the later phase of fermentation, which was analyzed by field emission scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and X‐ray diffraction. Thus, both bagasse acid and enzymatic hydrolysates could be promising substrates for BC production. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45066.     

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。