Clostridium thermocellum与Clostridium beijerinckii偶联发酵玉米棒芯产丁醇

通过纤维小体产生菌Clostridium thermocellum ATCC 27405与产溶剂菌Clostridium beijerinckii NCIMB 8052的偶联培养,直接从木质纤维原料厌氧发酵生产丁醇。首先考察C.thermocellum在60℃下对玉米棒芯的降解情况,初始玉米棒芯浓度为50 g L-1。分阶段控制发酵pH,并在指数生长期内间歇补给55 g L-1玉米棒芯,C.thermocellum 120h内降解94.3 g L-1玉米棒芯,发酵上清液经稀硫酸水解后,测得总还原糖含量为37.4 g L-1,其中戊糖含量24.8 g L-1,葡萄糖含量5.28 g L-1。进一步研究C.thermocellum和C.beijerinckii偶联发酵,利用玉米棒芯生产总溶剂(丙酮、丁醇、乙醇)浓度达16.0 g L-1,其中丁醇产量高达8.75 g L-1。研究结果表明:该偶联发酵体系无须添加外源纤维素酶,并能同时发酵己糖和戊糖,具有实现生物燃料低成本生产的潜力。     

基于pH控制的丙酮丁醇间歇发酵过程动力学模型

基于微生物发酵动力学模型和丙酮丁醇发酵工艺的特点,由5组控制pH下的实验数据建立该发酵过程的动力学模型,采用改进的自适应遗传算法对模型的12个参数进行优化,并采用一组控制pH数据对模型进行了外推验证,结果表明,该模型能够较好地描述pH的丙酮丁醇间歇发酵过程.     

ORP调控对葡萄糖和果糖混合底物丁醇发酵的影响

采用氧化还原电位(oxidoreduction potential,ORP)调控以模拟菊芋块茎酸解液(葡萄糖和果糖混合糖)为底物进行的丙酮丁醇发酵过程,能够有效控制"酸崩溃"现象的发生。已通过实验确定最佳调控策略为控制整个发酵过程的ORP不低于-460mV。本研究在最佳调控策略下,发酵终点丁醇浓度从3.39g/L提高到11.65g/L,残糖浓度从30.82g/L降低到1.38g/L。对比ORP调控组和对照组发现,ORP调控能够改变发酵过程中细胞内还原力水平,能量状态和代谢流向,因此ORP调控能有效防止"酸崩溃"现象发生,调节菌体生长和溶剂产量。ORP调控策略应用于以葡萄糖和果糖混合糖为底物的丁醇发酵具有操作可行性,是一种简便而有效的工艺优化手段。     

可再生原料发酵生产生物丁醇的研究进展

介绍了生物丁醇制造技术发展现状及产丁醇微生物及其代谢机制,简述了基于可再生原料生物丁醇制造工艺中存在问题及其应对策略,介绍了国内外针对可再生物料发酵生产生物丁醇的最新研究进展,最后展望了生物丁醇的未来发展前景。     

Zn2+、Ca2+和Mn2+对丙酮丁醇发酵的协同影响

在丙酮丁醇发酵中共同添加0.001g/L ZnSO₄·7H₂O和4.0g/L CaCO₃时,丁醇及总溶剂产量达到14.41g/L和23.69g/L,发酵终点乙酸和丁酸浓度为2.33g/L和1.02g/L。当共同添加0.001g/L ZnSO₄·7H₂O、4.0g/L CaCO₃和0.8g/L MnSO₄·H₂O时,丁醇的比生成速率为0.48g/(g·h),相对于共同添加Zn²⁺和Ca²⁺条件下的丁醇比生成速率0.23g/(g·h)提高了108.69%,而发酵终点乙酸和丁酸浓度分别为1.99g/L和0.54g/L,同比分别降低了14.59%和47.06%。Zn²⁺、Ca²⁺和Mn²⁺ 3种金属离子对丙酮丁醇发酵具有正向协同调控作用。     

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。     

发酵-渗透汽化连续耦合生产ABE的动力学研究

采用PDMS膜生物反应器和丙酮丁醇梭菌进行了生产ABE的封闭循环连续发酵实验,研究了发酵和渗透汽化分离连续耦合条件下的发酵动力学行为。发酵-分离连续耦合实验运行持续时间长达 192 h。运行过程中,细胞浓度维持在 0.84~4.00 g/L,发酵液中ABE的总浓度为5.14~17.54 g/L,葡萄糖浓度大约为16.08~35.15 g/L,总体积产率为0.36 g/(L?h)。实验结果表明,膜生物反应器系统运行稳定,发酵-渗透汽化分离连续耦合生产ABE的操作模式具有可行性和优越性。     

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。     

丙酮丁醇发酵的研究进展及其高产策略

从代谢机理的阐明、生产菌种的改良和发酵工艺的改进3个方面综述了丙酮丁醇发酵近年来的研究进展。针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题,提出高丁醇耐受性菌种的选育、高丁醇比例菌种的选育、发酵细胞的高效利用、发酵与高效低能耗分离工艺的耦合等高产策略。     

发酵-渗透汽化连续耦合合成ABE的动力学

采用PDMS膜生物反应器和丙酮丁醇梭菌进行了生产ABE的封闭循环连续发酵实验,研究了发酵和渗透汽化分离连续耦合条件下的发酵动力学行为。发酵-分离连续耦合实验运行持续时间长达192 h。运行过程中,细胞质量浓度维持在0.84～4.00 g/L,发酵液中ABE的总质量浓度为5.14～17.54 g/L,葡萄糖质量浓度大约为16.08～35.15 g/L,总体积产率为0.36 g/(L.h)。结果表明,膜生物反应器系统运行稳定,发酵-渗透汽化分离连续耦合生产ABE的操作模式具有可行性和优越性。     

丙酮／丁醇萃取发酵及动力学研究

研究了用油醇为萃取剂进行丙酮/丁醇游离细胞间歇和补料间歇萃取发酵过程。结果表明,萃取发酵可以减轻产物对微生物的抑制作用,提高初始底物浓度,增加发酵速率。建立了间歇萃取发酵的动力学模型,该模型能够描述在间歇萃取发酵过程中底物、微生物、产物及pH的变化规律。     

pH值对光合细菌利用乙酸(钠)产氢的影响

详细考察了pH值对光合细菌利用乙酸(钠)产氢的影响作用.研究结果表明,光合细菌利用乙酸(钠)产氢的最佳pH值为6.80;在最佳pH值下,乙酸(钠)的降解率为99.3%,氢气的转化率为0.91 mol H2/mol 乙酸,最大比产氢速度为34.6 mL/(g-VSS·d),能量转化率为22.8%.     

汽爆玉米秸秆脱毒及发酵丁醇工艺的实验研究

研究了不同脱毒方法对汽爆玉米秸秆发酵产丁醇的影响及发酵工艺。实验共考查了十种不同的脱毒工艺路线,结果表明:汽爆玉米秸秆经水洗预处理脱毒后,经酶解、离心去除沉淀物,并补加营养物质是一条较佳的工艺路线。在此基础上,进一步利用单因素实验和正交实验,考察了发酵温度、pH值、接种量、菌种种龄、培养基组成、发酵时间对丁醇发酵的影响,得到较优的丁醇发酵工艺条件为,发酵温度37℃,pH7.0,接种量7%,菌种种龄27h,培养基组成:酵母抽提物1.0g·L-1、KH2PO40.8g·L-1、MgSO4·7H2O 0.1g·L-1、(NH4)2SO42.0 g·L-1、FeSO4.7H2O 0.03g·L-1、尿素2.0g·L-1,发酵时间48 h。在此优化条件下,发酵液中起始糖浓度为50g·L-1时,丁醇的发酵浓度达到了9.42g·L-1。     

Assessment of in situ butanol recovery by vacuum during acetone butanol ethanol (ABE) fermentation

BACKGROUND: Butanol fermentation is product limiting owing to butanol toxicity to microbial cells. Butanol (boiling point: 118 °C) boils at a higher temperature than water (boiling point: 100 °C) and application of vacuum technology to integrated acetone–butanol–ethanol (ABE) fermentation and recovery may have been ignored because of direct comparison of boiling points of water and butanol. This research investigated simultaneous ABE fermentation using Clostridium beijerinckii 8052 and in situ butanol recovery by vacuum. To facilitate ABE mass transfer and recovery at fermentation temperature, batch fermentation was conducted in triplicate at 35 °C in a 14 L bioreactor connected in series with a condensation system and vacuum pump. RESULTS: Concentration of ABE in the recovered stream was greater than that in the fermentation broth (from 15.7 g L^?1 up to 33 g L^?1). Integration of the vacuum with the bioreactor resulted in enhanced ABE productivity by 100% and complete utilization of glucose as opposed to a significant amount of residual glucose in the control batch fermentation. CONCLUSION: This research demonstrated that vacuum fermentation technology can be used for in situ butanol recovery during ABE fermentation and that C. beijerinckii 8052 can tolerate vacuum conditions, with no negative effect on cell growth and ABE production. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

The Effect of pH Control on Acetone-Butanol-Ethanol Fermentation by Clostridium acetobutylicum ATCC 824 with Xylose and D-Glucose and D-Xylose Mixture

D-Glucose, L-arabinose, D-mannose, D-xylose, and cellobiose are saccharification products of lignocellulose and important carbon sources for industrial fermentation. The fermentation efficiency with ea...     

厌氧发酵制氢研究进展

厌氧发酵制氢有很多的优越性,发展潜力大。引用了大量文献资料,全面介绍了目前国内外关于厌氧发酵制氢的研究情况,包括厌氧发酵制氢的发展动态及影响因素,最后提出了未来厌氧发酵制氢的发展趋势。