竹黄水解及发酵制备木糖醇的研究(摘要)

以竹黄为原材料,利用热带假丝酵母发酵竹黄半纤维素水解液生产木糖醇,对半纤维素水解液的制备工艺以及水解液的脱毒处理、菌种的驯化改良、木糖醇发酵过程的优化等关键技术进行了研究。     

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)。     

季也蒙毕赤酵母DQ11发酵酒糟水解液生产木糖醇条件的优化

目的优化季也蒙毕赤酵母DQ11发酵酒糟水解液生产木糖醇的条件。方法通过单因素试验和正交试验,优化季也蒙毕赤酵母DQ11发酵酒糟水解液生产木糖醇的发酵温度、初始pH值、转速和接种量,通过高效液相色谱法测定发酵液中木糖醇的含量;采用最佳发酵条件发酵生产木糖醇,检测木糖醇含量。结果摇瓶发酵酒糟水解液生产木糖醇的最佳条件为:发酵温度28℃,起始pH值5.0,接种量5%(v/v),摇床转速180 r/min;以最佳条件发酵酒糟水解液生产木糖醇的含量为9.016 g/L。结论优化了季也蒙毕赤酵母DQ11发酵酒糟水解液生产木糖醇的条件,为以酒糟生产木糖醇的可能性提供了实验依据。     

竹笋壳生物转化木糖醇高产菌株的筛选

竹笋壳是农业废弃物,利用竹笋壳半纤维素水解液发酵生产木糖醇,具有成本低、工艺简单、能耗小等特点。用自然筛选的方法,通过特定培养基筛选得到产木糖醇菌株。共筛选出30株产木糖醇的菌株,其中以3号菌株产木糖醇能力最高,木糖转化率为46.3%。     

基于遗传算法的木糖醇发酵培养基优化研究

运用遗传算法,对利用莫格假丝酵母由木糖生产木糖醇的发酵培养基优化进行研究,用４０个实验样本完成了６种培养基成份,５０个浓度水平的优化任务。实验结果表明：利用遗传算法可优化培养基成份富量,取得更好的发酵效果。按照优化后的培养基组成,由５０ｇ／Ｌ木糖获得了２９．７ｇ／Ｌ木糖醇,比优化前提高５．７％。     

芦苇秸秆混合发酵制备乙醇的工艺优化

以芦苇秸秆为原料,用混合碱液对其进行预处理以促进秸秆纤维素糖化,再通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和产朊假丝酵母(Candida utilis)混合发酵制备乙醇,在单因素实验的基础上,采用Plackett-Burman(PB)实验、最陡爬坡实验和响应面实验对制备工艺进行优化.结果表明,芦...     

电渗析技术在木糖醇酸水解法制备中的应用

木糖醇作为一种可作为甜味剂的糖醇具有广泛的应用前景。目前工业上酸水解法制备木糖醇的过程中需要一个脱除水解液中的残酸的工艺步骤。传统的残酸去除方法为饱和石灰水中和法,存在能耗高、消耗的化学试剂多、污染大等缺点。为实验木糖醇的清洁生产,本文采用自我组装的电渗析装置对木糖水解液中的残酸进行了选择性的去除,考察了操作电流对残酸去除及木糖得率的影响。结果表明,当操作电流为30 mA·cm^-2时,电渗析过程对残酸的去除率大于99%,其木糖的得率为84.9%,电渗析工艺处理木糖水解液的能耗为179 kW·h·t^-1,脱酸工序成本为每吨母液139元,具有良好的经济效益和环境效益。由此可见,电渗析工艺在木糖醇酸水解法制备过程中具有广泛的应用前景。     

固定化酵母细胞发酵玉米芯酶解液生产木糖醇

用木聚糖酶对玉米芯的自水解液进行酶解以获得可发酵的木糖溶液。该法与直接用酶对玉米芯水解相比,水解速度快,木糖得率较高。所得酶解液发酵木糖醇的性能虽不如纯木糖,但明显优于玉米芯酸水解液。海藻酸钙/壳聚糖(ACA)微胶囊的最佳成膜时间和液化时间分别是18 min和20 min,微胶囊使用的环境pH范围是3～6。用微胶囊固定化细胞发酵玉米芯酶解液,重复培养了8批,平均木糖醇得率为61.4%。     

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)。     

玉米秸秆半纤维素制备木糖醇的研究

首先采用无污染的碱性过氧化氢法研究了半纤维素的分离与提取,然后对提取的半纤维素分别进行化学水解和酶水解比较,最后研究了水解液发酵制备木糖醇。结果表明,半纤维素分离提取的优化参数为:2%过氧化氢,2%氢氧化钠,加热时间4 h,反应温度75℃。使用CF3COOH水解半纤维素所得木糖含量为67%~73%,水解率为76%~84%,稀盐酸预处理半纤维素再化学水解所得木糖含量高达88%,水解率上升至大约90%。半纤维素的酶水解实验表明,木聚糖酶的水解专一性高于半纤维素酶,木聚糖酶水解率为38%~60%。在水解液发酵实验中,酶水解液的木糖醇转化率高于化学水解液。另外,通过浓缩半纤维素水解液,提高发酵液的木糖初始浓度,有利于菌株生长,可以提高木糖醇转化率。研究对于玉米秸秆半纤维素制备化学品具有一定的指导意义。     

液态混菌发酵豆渣生产多酶菌体蛋白的研究

利用黑曲霉(Aspergillusniger)、绿色木霉(Trichodermaviride)、啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和产朊假丝酵母(Candiautilis)等菌种,对液态混菌发酵豆渣生产多酶菌体蛋白饲料工艺进行了研究。结果表明当培养基主辅物料质量比为豆渣∶麸皮∶豆粉=8∶2∶0.5,初始pH值为5.5,菌种体积配比为黑曲霉∶绿色木霉∶啤酒酵母∶产朊假丝酵母=1∶1∶1∶3,在32℃下培养72h,豆渣粗蛋白质含量达到29.2%,滤纸酶活为182.7IU/g(干产品),而且产品有啤酒的醇香。     

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。     

竹笋壳半纤维素水解液的制备

对用来发酵生产木糖醇的竹笋壳半纤维素水解液的制备进行了研究。在水解单因素试验基础上确定因素的合适水平,通过正交试验优化确定了水解条件:硫酸质量浓度0.01 g/m L、温度120℃、时间1 h、液料比(m L/g)8∶1。在该条件下水解木糖得率为69.31%,使半纤维素利用率得以提高。     

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。     

玉米酒糟离心上清液发酵产单细胞蛋白的工艺优化

利用中心组合响应面法优化了以玉米酒糟离心上清液为原料、产朊假丝酵母为菌种发酵生产单细胞蛋白的工艺。首先通过单因素优化法优化了培养条件,采用Plackett-Burman(PB)设计试验筛选出影响发酵效果的显著性因素,再通过响应面优化试验确定最优条件。试验结果表明,采用廉价易得的碳氮源玉米糖化醪及尿素,最优培养基组成为糖化醪体积分数为17%,ρ(尿素)=0.8 g/L;在最优条件下开展了3.7 L发酵罐流加发酵试验,发酵液中粗蛋白干基质量分数达到29.4%,较发酵前提高38.0%。     

茶籽壳酸水解活性炭脱毒发酵生产木糖醇工艺研究

在利用茶籽壳中木质纤维素稀酸水解液发酵生产木糖醇的过程中,水解液须经过脱毒处理,以除去其中抑制菌体生长的有毒物质,本研究采用活性炭对茶籽壳稀酸水解液进行吸附脱毒试验,研究了不同因素对活性炭脱毒的影响,结果表明:在初始p H=2.0,以3%的活性炭添加量,在温度温度为60℃下,脱毒90 min,脱毒率可达67.29%。茶籽壳酸水解液经过石灰中和和活性炭脱毒后,采用酵母菌株直接发酵生产木糖醇。并对发酵条件进行了优化,优化结果为:初始p H为6、接种量为14%、转速200 r/min在温度为30℃下发酵120小时,在该条件下,验证实验以茶籽壳水解液发酵木糖醇产量可达到25.18 g/L。     

本期导读

<正>竹笋壳富含半纤维素,是生产木糖和木糖醇很好的原料。我国竹子品种多、分布广,资源丰富,开发利用这种再生速度较快的资源有利于缓解当前我国森林资源质量与产量日趋衰退的不利局面。利用微生物直接发酵半纤维素水解液生产木糖醇,工艺条件温和、能耗低、环境污染小、产品质量安全可靠。《竹笋壳半纤维素水解液的制备》一文对竹笋壳原料进行预处理,并且对水解条件进行优化,在单因素试验基础上     

工业糖化酶固态发酵木薯渣制取单细胞蛋白饲料的研究

木薯是广西的主要经济作物之一,主要用于生产淀粉,其副产物木薯渣中仍残留大量淀粉,弃之会造成浪费和环境污染.本研究旨在探索一条利用木薯渣的新途径.以木薯渣为原料,利用工业糖化酶和产朊假丝酵母(Candida utilis)固态发酵,制取单细胞蛋白饲料.结果表明:通过高压灭菌预处理物料效果较好;氮源的添加量分别为:尿素3%,硫酸铵6%;通过单因素正交实验得最佳工艺条件为:糖化酶用量为4%,含水量为70%,发酵时间72 h,酵母接种量10%.粗蛋白质含量由底物的11.59%提高到产物的28.28%,提高了16.69个百分点.与其它方法比较,本方法利用工业糖化酶,发酵过程易于控制,不需要选育淀粉分解菌,使培养成本降低,具有一定的工业应用潜力.     

乙醇发酵菌种的选育及发酵条件的初步探索试验

对5种燃料乙醇发酵菌种进行了选择,对较好菌种做了耐高温驯化及发酵条件的优化。结果表明,在以葡萄糖为单一碳源的发酵中,相对于休哈塔假丝酵母、嗜单宁管囊酵母、间型脉胞菌、好食脉孢菌,酿酒酵母种液制备时间最短(对数生长期在6～13 h),发酵制取乙醇得率最高;对酿酒酵母驯化后,得到一株可在42℃正常生长的菌株;经研究,该耐高温菌株的较优发酵条件为温度30℃、转速150 r/min、初始pH值5.0、接种量10%。该耐高温驯化后的酿酒酵母不能直接用于水解液发酵制乙醇,还需要经过驯化或菌种改良后方能使用。     

真菌发酵酒精废弃物合成单细胞蛋白基质及菌种筛选

为了优选利用酒精废弃物生产单细胞蛋白（single cell protein,SCP）的最佳基质和菌种组合,从而实现其高值化利用,本文选取了黄酒加工废弃物（黄酒糟和米浆水）以及木薯酒精加工废弃物（木薯原糟和木薯酒糟上清液）4种基质作为发酵底物,并以产朊假丝酵母（Candida utilis）和白地霉（Geotrichum candidum）2种常见菌种作为筛选对象,通过摇瓶发酵实验,考察不同基质对菌种产SCP的影响,同时对比不同菌种利用酒精废弃物发酵合成SCP的能力,从而选出最优发酵基质和菌株。结果表明,以黄酒糟和米浆水按质量分数6%配比,同时接种产朊假丝酵母和白地霉进行混菌发酵4天时,SCP的产率及产量均达最优值,干物质产率可达3.91,产量可达90.22g/L,粗蛋白含量可达53.3%,且发酵产物中的氨基酸成分齐全,作为蛋白饲料具有良好的应用前景。