嵌合纤维小体酵母菌群同步糖化发酵木质纤维素产乙醇的研究

为探究CBP酿酒酵母菌群表面展示嵌合纤维小体的协同作用,该文通过组装纤维素酶和半纤维素酶进行木质纤维素乙醇发酵的性能,构建由分别可表面展示纤维素酶嵌合纤维小体(由支架蛋白ScafⅠ,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶构成)和半纤维素酶嵌合纤维小体(由支架蛋白ScafⅡ,内切木聚糖酶和外切木糖苷酶构成)的重组酿酒酵...     

生物统合加工嵌合纤维小体组装模块反应机制探究

为探究生物统合加工嵌合纤维小体中重组蛋白粘连模块与对接模块的分子相互作用及其对嵌合纤维小体组装效率的影响,采用酿酒酵母细胞分泌表达支架蛋白和酶分子催化模块,在胞外通过非变性蛋白凝胶电泳和等温滴定量热法测定分析二级支架蛋白、纤维素酶分别与一级支架蛋白结合时的相互作用反应。结果显示,分别连接二级支架蛋白和纤维素酶蛋白的对接模块与粘连模块的亲和力常数增大,亲和力减小,组装反应为焓变驱动的放热反应并产生氢键,证明这些蛋白分子间亲和力减小是导致二级支架蛋白与一级支架蛋白组装效率较低的主要影响因素。     

复合功能嵌合纤维小体空间结构优化及性能研究

该研究成功构建4种杂合纤维小体支架蛋白,并将纤维素酶与其在胞外组装成空间结构不同的嵌合纤维小体,分析了嵌合纤维小体的酶的热稳定性和酶解动力学特征。并基于酿酒酵母EBY100细胞表面展示系统锚定优化前后的支架蛋白以组装嵌合纤维小体进行纤维素同步糖化发酵产乙醇性能分析。结果表明嵌合纤维小体的酶活性在50 ℃下维持相对稳定状态达到120 h。其中ScafI-IV型支架蛋白嵌合纤维小体的V_max=0.147 mg/（mL·min）,K_m=6.085 mg/mL及水解纤维素的还原糖产量均高于其他3种结构嵌合纤维小体。CBP酿酒酵母菌群以磷酸膨胀纤维素为底物进行同步糖化发酵产乙醇,ScafI-IV型结构嵌合纤维小体在96 h时乙醇产量达到1.12 g/L,产量为0.263 g/g,相当于乙醇产率理论值的51.50%。该结果证明通过优化支架蛋白结构可改善嵌合纤维小体的酶解性能,并对于人工设计纤维小体的研究具有一定的理论意义。     

重组酿酒酵母发酵木糖产乙醇的研究进展

木糖发酵是利用木质纤维素原料制取乙醇商业化生产的基础和关键,但传统的乙醇生产菌株酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)不能利用木糖,因而无法满足商业生产的需求.人们利用各种基因工程手段对S. cerevisiae实施基因改造,包括对木糖运输途径的改造,木糖代谢途径的引入,增强其对发酵抑制剂的耐受性等方面都得到广泛研究,各重组菌的木糖发酵能力有了不同程度的改善,但是仍然未能用于商业化生产.酿酒酵母的木糖代谢工程有待于进一步深入研究.     

酿酒酵母代谢有机酸对乙醇发酵的影响

发酵过程中酵母代谢产生的有机酸会影响发酵效率。以葡萄糖为底物,在自动发酵罐中进行了酿酒酵母间歇乙醇发酵实验,研究了发酵过程中酵母的主要代谢副产物中有机酸的种类及其对乙醇发酵的影响。结果表明,发酵过程中酵母代谢的主要有机酸是琥珀酸、乳酸和乙酸。3种酸的总量随温度(25~40℃)升高或p H增大(3~6)呈上升趋势,最大值可达5.78 g/L,占产物的23.3%。通过外源投加有机酸实验发现,3种代谢有机酸对酵母抑制作用的大小并不完全由其酸性决定,还与其进入细胞的难易程度等相关。通过外源投加有机酸实验结合发酵过程中去除有机酸实验可以确定,对乙醇发酵的影响由大到小依次为乙酸、琥珀酸和乳酸,且三者之间对乙醇发酵无明显的协同抑制效应。乙酸是发酵过程中产生主要抑制作用的代谢有机酸,2 g/L的乙酸可引起菌体浓度明显下降,4 g/L的乙酸即可引起乙醇得率下降86.7%。     

水稻脆性秸秆发酵产纤维乙醇的研究

以水稻脆性秸秆为原料进行了发酵产乙醇的研究。用水稻脆性秸秆比用作对照的普通秸秆的半纤维素和木质素含量分别高17%和5%,纤维素含量低15%。采用浓度为2%(w/v)的硫酸进行秸秆预处理后,脆性秸秆稀酸水解液中葡萄糖含量为普通秸秆的1.38倍;每克脆性秸秆产生的木糖和阿拉伯糖比普通秸秆分别高出12.0 mg和3.9 mg;两种秸秆酸水解液中副产物乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛的浓度差异不显著。经过纤维素酶进一步处理后,每克脆性秸秆得到的总还原糖量为(541.2±8.0)mg,比普通秸秆高出41.9 mg。Escherichia coli SZ470利用酸预处理且酶促糖化的两种秸秆发酵72 h后,脆性秸秆发酵的乙醇产量可达(10.9±0.4)g/L,为普通秸秆的1.1倍。     

二倍体酿酒酵母表面展示半纤维素酶进行木质纤维素乙醇发酵的研究

拟构建一株可利用木糖产乙醇的二倍体酿酒酵母Y5,并通过a凝集素表面展示系统实现β-D-1,4内切木聚糖酶(XYNII)、β-D-1,4外切木糖苷酶(Xyl A)表面固定化。通过对菌株免疫荧光验证及酶催化活性的测定,证明融合蛋白以活性形式固定在细胞表面。以木聚糖为底物进行乙醇发酵实验,96 h时最大乙醇产量达0.62 g/L,乙醇产率为0.19 g/g,相当于理论值的37.3%。结果证明表面展示半纤维素酶的酿酒酵母可自主降解木聚糖生成木糖,并且利用木糖生产乙醇。     

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。     

合成气乙醇发酵的微生物研究

生物质合成气发酵是一种独特的、经济可行的乙醇生产新方法,它包括气化和发酵两个方面,对环境改善和能源供给有积极的意义.在合成气发酵产乙醇的微生物中,Clostridium ljungdahlii和Clostfidium carboxidivorans P7最有应用价值.它们利用合成气的途径是wood-ljungdahl途径.文章概述了合成气发酵产乙醇的菌种和培养条件,建立了生长动力学模型,提出了合成气发酵产乙醇工业化过程中存在的问题和应用前景.     

甜菜乙醇发酵条件的研究

以甜菜为原料,利用酿酒酵母对经过预处理后得到的汁液进行酒精发酵试验。通过单因子试验和正交试验,探讨最优发酵条件。试验结果显示的最佳发酵条件:初始糖浓度为10.4%,营养盐添加量分别为K2HPO40.2%,NH4Cl0.2%,MgSO40.01%,种龄24h,接种量15%,初始pH值为5,温度为32℃,摇床转速为175r/min。     

酵母乙醇发酵动力学模型研究

文章研究了Saccharomyces cerevisiae BY4742以葡萄糖为底物的发酵动力学。根据最优化影响因素实验的结果,利用Logistic方程、Leudeking-Piret方程和类Luedeking-Piret方程,分别建立了酵母乙醇发酵的菌体生长模型、产物形成模型以及底物消耗模型,利用软件拟合并得到模型的参数估值。结果表明,乙醇的合成与酵母菌的生长速率及菌体积累量均有关,根据细胞生长速率与产物形成速率是否偶联进行动力学分类,其属于部分偶联型。底物消耗模型和产物形成模型拟合度R2分别达到了0.983与0.900,可用于描述利用Saccharomyces cerevisiae BY4742菌株的葡萄糖发酵制乙醇过程。     

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...     

乙醇耐受性提高的酿酒酵母基因工程菌株的构建

将酿酒酵母转录激活因子Msn4基因置于组成型强启动子PGK下,构建重组整合表达质粒YPKRMsn4,r DNA介导整合到受体菌酵母工业菌株Y49的染色体中,筛选得到酿酒酵母菌YM-27。该菌过量表达酿酒酵母转录激活因子Msn4基因,乙醇耐受性有较大提高。构建的酿酒酵母工程菌运用在木薯乙醇工业生产中,可克服浓醪发酵中后期酵母菌受高浓度乙醇抑制而发酵活力不足的问题,可应用于乙醇浓醪发酵,为进一步构建具有高潜能的优良菌株奠定基础。     

纤维素乙醇木聚糖酶的固体发酵工艺研究

该研究立足于河南天冠企业集团纤维素乙醇项目,以酶解糖化工艺对木聚糖酶的需求为出发点,利用黑曲霉X06作为产酶菌株,采用固体发酵工艺,通过正交设计试验,优化了培养基配方和发酵控制工艺,最优方案:麸皮∶玉米芯=6∶4、硝酸铵4%、尿素1%、磷酸二氢钾0.4%、硫酸镁0.2%、初始含水量65%、初始pH=4.0、温度28℃、环境相对湿度70%、72 h酶活达到10 096.74 IU/g。这一方案在生产中得到进一步放大和优化,所生产的固体木聚糖酶应用在秸秆酶解工艺中,酶解液中木糖含量提高了66.9%。     

木薯干发酵生产燃料乙醇潜力研究

在实验室条件下研究木薯于发酵生产乙醇的潜力,以期为红薯燃料乙醇项目的生产提供相关参考数据。以粉碎后的木薯干为原料,料水比为1：2．8,糖化所用的复合酶添加量为原料质量的0．4％,在35℃±1℃温度下用酵母活化液（干酵母在33℃±1℃、40倍其质量的2％的葡萄糖溶液中活化60min）发酵原料产乙醇,反应周期为70h。在此工艺条件下．酒精度达22．0％,乙醇产率为48．32％,原料的TS和VS利用率分别为75．22％和80．01％。根据实验研究结果,今后在红薯燃料乙醇项目的运行和技改过程中需要根据实际情况确定适宜的料水比范围;酵母生理活性的高低是影响产酒率的重要因素．应根据生产状况对其进行改进或创新,从而取得自己的知识产权：应通过气相色谱法分析液相产物的成分．同时掌握发酵液的残留糖含量和酵渣组成等情况,为副产物的充分利用和开发附加产品做准备。     

甘蔗渣高温同步糖化发酵制取燃料乙醇研究

研究添加不同量纤维素酶对甘蔗渣酶解效果的影响,结果表明葡萄糖浓度随加酶量增加而增加,最优的添加量为30FPU/(g原料)。利用克鲁维氏酵母(Kluyveromyces marxianus)NCYC 587,在42℃下进行甘蔗渣高温同步水解糖化发酵实验,发现额外添加β-葡萄糖苷酶能有效提高乙醇的质量浓度,经48h发酵,添加30IU/(g葡聚糖)的β-葡萄糖苷酶可提高乙醇浓度30%。通过分批补料方式提高固体浓度至20%,比较SSF和SHF两种工艺,发现前者经72h可产生36.2g/L乙醇,发酵效率为0.50g/(L·h),后者经120h可获得41.2g/L乙醇,发酵效率为0.34g/(L·h)。     

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%.     

海带发酵生产乙醇及其影响因素的控制研究

以海带为原料,在实验室条件下,通过微生物发酵过程,建立了海带生产乙醇的工艺流程,并对影响因素及其控制进行了研究。实验结果表明,海带通过发酵过程能使部分碳水化合物转变为乙醇,控制温度30-35℃、pH值为6-7和发酵时间6-7 d,可以获得最大的乙醇产率;酵母培养液磷酸盐和镁离子的最适营养浓度分别为3 g/L和1.5 g/L。这不仅为利用海带发酵生产乙醇提供了重要的技术参数,而且对开辟新的海藻生物能源具有一定的实践意义。     

狗牙根糖化液发酵制备乙醇的工艺研究

禾本科狗尾草属植物——狗牙根,纤维素含量非常丰富,纤维素经过稀酸、纤维素酶和木聚糖酶处理后,接种嗜鞣管囊酵母发酵可得到生物乙醇。试验以乙醇得率为指标,研究了葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、接种量、温度、时间、pH等因素对乙醇得率的影响,通过正交试验,得到最佳的试验组合,最后用狗牙根糖化液代替葡萄糖进行发酵,生产制备生物乙醇。结果表明,在以葡萄糖为原料的乙醇生产过程中的最佳条件是:100 mL的培养基中,葡萄糖20 g、酵母膏1.5 g、蛋白胨0.5 g、接种量13 mL、温度30℃、时间60 h、pH5.5、硫酸铵1 g、磷酸二氢钾0.2 g、硫酸镁0.1 g,乙醇的最高产率为43.35%;狗牙根糖化液最终乙醇得率为7.04%。