玉米秸秆水解液发酵产L-苹果酸研究

L-苹果酸作为一种重要的有机酸,在食品、医药、化妆品和农业等领域都有着广泛的应用和重要的作用。本研究以玉米秸秆水解液为原料,对L-苹果酸产生菌米曲霉进行了定向驯化,筛选出一株具有较高水解液毒性耐受能力及较高L-苹果酸生产强度的驯化菌株C-28,对该菌株的培养基进行了筛选优化,优化后L-苹果酸产量达到84.7g/L,在5L发酵罐进行分批发酵放大试验,发酵84hL-苹果酸产量达到85.89g/L。

玉米秸秆水解液燃料丁醇发酵条件优化研究

对丙酮丁醇梭菌CICC8016发酵玉米秸秆水解液生产燃料丁醇的工艺条件进行了优化,其最佳工艺条件是:接种量10%、装液量100mL(总容量150mL)、种龄24h、初始pH6.0、发酵时间60h,添加1.3g/L麸皮。在此工艺条件下,玉米秸秆水解液的初始糖浓度为25g/L时,总溶剂(丙酮、丁醇、乙醇,ABE)产量为6.72g/L,其中丁醇4.54g/L,丁醇比例占67.5%,总糖利用率达87.61%,其中木糖利用率为78.37%。

Clostridium saccharobutylicum利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料丁醇

以Clostridium saccharobutylicum DSM 13864为丁醇生产菌株,采用正交优化法确定了以玉米秸秆水解液为底物的最优培养基配方:CaCO32.0 g/L,(NH4)2SO41.0 g/L,K2HPO40.5 g/L,玉米浆干粉15 g/L,MnSO4.H2O 0.01 g/L。采用该最优培养基配方,在3 L发酵罐中发酵培养40 h后,总溶剂为16.1 g/L,其中丁醇10.59 g/L,发酵强度为0.40 g/(L·h),生产率为0.33 g/g。通过对发酵过程进行变温调控证实低温有利于溶剂积累,总溶剂由17.01 g/L提高至19.98 g/L。在稀释率为0.1 h-1的变温连续发酵过程中,从80 h开始进入稳定产溶剂状态并持续至269 h,该阶段平均总溶剂为12.28 g/L(其中丁醇8.50 g/L),发酵强度为1.23 g/(L·h),是变温分批发酵(D方式)的4.92倍。

秸秆水解液发酵产丁二酸高产菌株的选育及其代谢调控

采用酸解与酶解处理秸秆并对菌株代谢途径进行分析,以软X射线诱变选育乙酸及乳酸代谢阻断突变株,并围绕HMP与EMP流量比调控H还原力以及围绕木酮糖激酶实施五、六碳糖共代谢调控。结果表明200g秸秆水解得57g葡萄糖和11g木糖,出发株代谢流量显示丁二酸、乳酸及乙酸流量分别为2.547、0.726、0.611mmol·g-1·h-1。乳酸脱氢酶突变株HF-1代谢分析显示,其乳酸流量降至0.0296mmol·g-1·h-1,氟乙酸抗性突变株HF-2的代谢分析显示,其乙酸流量降至0.100mmol·g-1·h-1,丁二酸流量有所下降。H还原力代谢平衡调控显示,少量柠檬酸盐的添加使HMP与EMP流量比从1.389∶0.389增至1.684∶0.330时,间接促进丁二酸代谢流量从3.005mmol·g-1·h-1增至3.468mmol·g-1·h-1。酶活调控显示,碳酸镁取代碳酸钙作为中和剂促使木酮糖激酶酶活从76U·mg-1增至560U·mg-1,进而使木糖代谢流量从0.0444mmol·g-1·h-1增至0.453mmol·g-1·h-1,最终五、六碳糖共代谢产丁二酸达68.7g·L-1。

气相色谱法测定秸秆水解液中的糠醛和乙酸含量

采用毛细管柱气相色谱定量分析法测定秸秆水解液中的糠醛和乙酸含量,在该方法条件下,糠醛和乙酸的分离度为4.70。糠醛和乙酸的标准曲线线性相关系数均大于0.999,精密度试验中,糠醛和乙酸的RSD分别为3.36%和3.99%,加标回收试验,糠醛和乙酸平均回收率分别为100.2%和99.2%。该方法操作简便、灵敏度高,并具有良好的精密度与准确度。

镰刀菌(Fusarium sp.)ZW-21的鉴定及其利用玉米秸秆水解液发酵产乙醇研究

本研究通过筛选获得一株能发酵玉米秸秆水解液产乙醇的丝状真菌ZW-21,经18S r DNA序列分析鉴定其为镰刀菌属(Fusarium sp.)。研究发现,该菌株能够利用玉米秸秆水解液产生乙醇。对水解液糖浓度、氮源、p H值、温度、接种量和表面活性剂等因素进行了研究,并从中筛选出酵母膏和Tween 80两个因素采用响应面分析进一步优化,最终获得利用菌株Fusarium sp.ZW-21产乙醇的优化培养基为:玉米秸秆水解液50 g/L,酵母膏10.19 g/L,KH2PO410 g/L,Mg SO4·7H2O 0.5 g/L,Tween 80 0.423 g/L,p H值6.0,接种量为8%(V/V),培养温度32℃,在限氧条件下培养5 d,其乙醇最高产量为22.1 g/L。

原生质体融合子发酵玉米秸秆水解液生产燃料乙醇的试验研究

对由原生质体融合技术获得的融合子F10进行了玉米秸秆水解液的发酵试验研究,结果表明,融合子F10对玉米秸秆水解液中葡萄糖和木糖的利用率远高于亲本D-12,发酵醪中乙醇浓度最高达到1.1%(v/v),明显高于双亲P-01(0.6%)和D-12(0.3%)。说明融合子F10可以用于发酵玉米秸秆水解液生产燃料乙醇。

高温(70℃)玉米秸秆水解液产氢行为及群落结构

考察了高温条件下(70℃)牛粪堆肥、土壤、厌氧污泥、腐烂秸秆种接种物利用玉米秸秆水解液的产氢行为。结果表明:牛粪堆肥接种时达到最大的产气量(1355.7mL/L)和氢气产量(608.4mL/L),随后依次为腐烂秸秆、厌氧污泥和土壤。修改的Gompertz方程可以较好描述产氢量随时间变化趋势(R2>0.99)。牛粪堆肥接种时达到最大的产氢潜力(676.0mL/L),而土壤接种时的迟滞时间最小(9.8h)。DGGE图谱显示:不同接种物对应不同的微生物群落结构。Bacillus thermozeamaize,Enterobacter sp.JDM-19和Thermoanaerobacterium polysaccharolyticum strain,KMTHCJT和可能分别是牛粪堆肥,厌氧污泥和腐烂秸秆接种条件下的关键产氢微生物。

玉米秸秆水解液生产燃料酒精的研究

通过对稀硫酸预处理玉米秸秆水解液发酵生产燃料酒精各因素进行分析,初步确定了利用奥默毕赤氏酵母的最适发酵条件:发酵温度为36℃,时间为60h,通风量为0.08l/min,初始还原糖浓度为74.0g/l。在最适发酵条件下,乙醇产率为0.327g/g。在73.96g/l的水解液中添加20g/l葡萄糖会导致酵母发酵过程出现“二次生长”现象。

玉米秸秆水解液为碳源培养产碱性蛋白酶耐高温菌株20101的研究

从堆肥、土壤中筛选到产碱性蛋白酶的耐高温菌株20101，该菌株在酪素平板培养基中可产生明显蛋白水解透明圈。50℃条件下生长良好。经16SrDNA鉴定为枯草芽孢杆菌。考察葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、玉米秸秆酸解液作碳源对该菌产碱性蛋白酶及酶活性的影响，250mL和2000mL摇瓶试验结果表明，玉米秸秆水解液为最适宜碳源，其酶活力分别为219．3u／mL和231．2u／mL。

固定化混合菌种发酵玉米秸秆水解液的研究

通过固定化混合菌种发酵法,研究了嗜单宁管囊酵母(Pachysolen tannophilus)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)共固定于海藻酸钙中发酵玉米秸秆水解液工艺。研究结果表明,所得到的固定化混合菌种能同时利用玉米秸秆水解液中的木糖和己糖共同发酵,其效果明显优于游离混和菌种发酵,也明显优于S.cerevisiae和P.stipitis两种细胞共固定发酵。在发酵周期24 h,初始pH值6.0,初始糖浓度118.42 g/L的条件下,酒精转化率可达到0.4g/g糖。

玉米秸秆水解液燃料乙醇发酵条件优化

以实验室前期构建的工业酿酒酵母HN-1-24为出发菌株,研究利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料乙醇的培养条件。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman设计,进行主要影响因子筛选;利用Box-Behnken设计和响应面优化分析,得到主要影响因子的最优组合。结果表明,影响乙醇产量的显著因子是蛋白胨浓度、MgSO4·7H2O浓度和初始pH值;三因子最优组合为蛋白胨浓度1.0 g/L、MgSO4·7H2O浓度0.6 g/L和初始pH值5.5,确定最适发酵条件。在此条件下,乙醇产量为43 g/L,与模型预测值一致;乙醇产率达到理论值的83%,比优化前提高5%。

高效液相色谱法同时测定油菜秸秆水解液中的糠醛和5-羟甲基糠醛

生物质水解液中组分的确定可为生物质水解历程分析、组分后续分离与应用提供依据。文章建立了生物质水解液中糖的降解产物糠醛(F)和5-羟甲基糠醛(5-HMF)的高效液相色谱(HPLC)分析方法。该分析方法采用Alltima^(TM) C_(18)色谱柱,柱温为30℃;紫外检测器(UV),检测波长为285 nm;流动相为体积比为10∶90的乙腈和水(含0.1%的乙酸),流速为1.0 m L/min,等度洗脱。通过该分析方法,F和5-HMF能够得到很好地分离,其线性回归方程的相关系数R2分别为0.999 8和0.999 9,平均回收率分别为99.8%和100.3%,相对标准偏差RSD均小于1%。此液相分析方法精密度、准确度高,重现性好,为生物质水解液中糖的降解产物F和5-HMF含量的测定提供了一种准确、灵敏、快速的分析方法。

复合诱变选育丙酮丁醇梭菌发酵玉米秸秆水解液

[目的]提高丙酮丁醇梭菌CICC8012产丁醇能力。[方法]采用紫外线和甲基磺酸乙酯(EMS)复合诱变选育丙酮丁醇梭菌CICC8012。[结果]紫外辐照120 s,5%EMS处理60 m in条件下,筛选得到1株遗传稳定性良好的高产突变株M-31,其在葡萄糖培养基中总溶剂产量10.39 g/L,丁醇产量6.55 g/L,较出发菌株分别提高了16.48%和20.62%。对M-31玉米秸秆水解液发酵培养基进行优化,得到最优工艺组合:初始水解糖浓度为80 g/L,(NH4)2SO43 g/L,KH2PO40.6 g/L,MgSO4.7H2O 0.4 g/L,FeSO4.7H2O 15 mg/L,并选择亚硫酸盐法对秸秆水解液进行脱毒,丁醇和总溶剂产量分别达到5.19和8.27 g/L,较优化前分别提高了55.39%和55.74%。[结论]得到的高产突变株较出发菌株丁醇产量更高、更适合于生物质发酵。

基因工程菌发酵秸秆水解液产生物柴油

目前生物柴油的价格是石化柴油的1.5倍,寻求新的廉价易得的原料降低生物柴油的成本是必然趋势。作物秸秆是一种低廉普遍的废弃物,秸秆中含有纤维素,半纤维素等成分,水解成单糖后可以作为合成生物柴油所需的糖类来源。利用前期研究构建的基因工程菌Escherichia coli pET28a(+)-PAW发酵秸秆(玉米秸秆和小麦秸秆)水解液得到乙醇,并在胞内将乙醇与外源添加的脂肪酸进行同步转化合成生物柴油的主要成分脂肪酸乙酯。HPLC分析表明玉米水解液中葡萄糖含量(10.40 g·L-1)较高,小麦水解液中木糖含量(40.56 g·L-1)较高。E.coli pET28a(+)-PAW能够有效地以小麦和玉米两种秸秆水解液作为糖类替代物发酵生产生物柴油,小麦水解液培养基中的生物柴油含量(0.30 g·L-1)高于玉米水解液培养基中的含量(0.25g·L-1),同时也高于现有报道。结果表明,以秸秆水解液作为原料,利用基因工程菌合成生物柴油是可行的,有助于降低生物柴油的原料成本。

杂质对Ru/AC催化秸秆水解液加氢反应的抑制作用

采用Ru/AC催化主要成分为葡萄糖、木糖的秸秆水解液加氢,探究了水解液中各杂质对加氢反应性能的影响,通过N2物理吸附、CO化学吸附、热重分析、场发射扫描电镜、热解气质联用等分析手段对反应后失活催化剂进行了系统表征。结果表明:水解液中可能存在的木质素、纤维素酶、无机盐、呋喃类衍生物、有机弱酸、芳香族化合物等杂质中,木质素和纤维素酶对加氢反应具有很强抑制作用,其余杂质仅在溶液中总杂质含量较高时才表现出明显的抑制作用;木质素和纤维素酶阻碍加氢反应的主要原因是其能够附着于催化剂上,堵塞催化剂孔道,并覆盖活性位,导致催化剂失活。

玉米秸秆水解液综合利用生产γ-聚谷氨酸

以玉米秸秆预处理以及酶水解得到的还原糖作为碳源发酵产γ-聚谷氨酸(γ-PGA),分别探究了葡萄糖、木糖、L-谷氨酸钠一水合物和金属离子对B.subtilisCGMCC1250生长以及γ-PGA生产的影响,在摇瓶中优化培养基组分,并进行发酵罐放大操作。结果表明:玉米秸秆经过稀碱预处理以及复合酶水解后,得到的混合糖质量浓度为(76.3±5.7)g/L,其主要成分是葡萄糖和木糖,两者比例为2.19∶1;在配制发酵培养基时添加40g/L的L-谷氨酸钠一水合物,及ZnSO_4·7H_2O0.29g/L、MnSO_4·7H_2O0.05g/L、FeCl_3·6H_2O0.11g/L,摇瓶发酵可得到产量为(20.5±2.70)g/L的γ-PGA;在3L发酵罐实验中采用补料分批发酵的方式生产可以提高产物产量,得到产量为25.6g/L的γ-PGA。

常温常压等离子诱变结合玉米秸秆水解液驯化酿酒酵母生产生物乙醇

因玉米秸秆水解液抑制物中的糠醛和乙酸通常会抑制酿酒酵母的活力,造成乙醇产量下降。该实验为了获得抗水解抑制物并且提高乙醇产量的优良菌株,以酿酒酵母xp为出发菌株,通过常温常压等离子诱变(atmospheric and room-temperature plasma mutagenesis,ARTP)技术,得到突变体库,并以玉米秸秆水解液为筛选压力,经过25代驯化培养,筛选出优良菌株xp2。该菌体的生物量DCW最高为3. 71 g/L,较原菌的3. 10 g/L上升了19. 68%。生长对数期为6~22 h,稳定期为22~42 h,比原菌的对数期明显提前。稳定期持续时间延长4 h,生长性能优势明显。发酵上清液中的糠醛1. 43 g/L,乙酸1. 21 g/L,较出发菌株发酵上清液的糠醛3. 78 g/L,乙酸1. 65 g/L,分别降低了62. 17%和26. 67%,乙醇产量和平均得率分别为38. 7 g/L和0. 806 g/(L·h),较出发菌株的30. 3 g/L和0. 631 g/(L·h),提高了17. 12%和27. 73%。该实验表明改造菌性状优良,转化糠醛和乙酸的能力明显提高,为今后筛选优良表型的酿酒酵母提供参考价值。

阴极液组分对秸秆水解液产电性能的影响

影响微生物燃料电池运行的因素很多,为了提高电池的产电性能,文章研究不同阴极液组分对秸秆水解液产电性能的影响,实验结果表明,当阴极液组分为铁氰化钾溶液时,能得到最大功率密度0.023W/m2,电流密度为0.077A/m2。

秸秆水解液对厌氧降解多环芳烃的共代谢效应

多环芳烃为有毒、致突变、致癌且难降解的有机污染物。海洋溢油频发使多环芳烃易在海洋沉积物中富集而危害海洋生态系统和人类健康,但目前尚缺乏高效快速的生物修复方法。本研究尝试利用芦苇秸秆水解液作为共代谢碳源,建立高效的多环芳烃厌氧降解系统。采用经石油驯化的海底污泥作为接种物,秸秆水解液作为共代谢碳源,对海水介质中的四种高浓度多环芳烃进行批式厌氧降解研究。本研究连续进行100 d,对苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、芘和菲的去除率分别达到了71.08%、86.64%、77.86%和83.11%;其去除速率分别高达1.78 mg·L^(-1)·d^(-1)、0.21 mg·L^(-1)·d^(-1)、3.88 mg·L^(-1)·d^(-1)和4.16 mg·L^(-1)·d^(-1),实现了对高浓度多环芳烃在海水介质中的高效厌氧降解。微生物群落分析显示硫酸盐还原菌菌群为多环芳烃的厌氧降解的优势菌群,表明硫酸盐在海水厌氧降解高浓度多环芳烃体系中可能起到氧化多环芳烃和作为主要电子受体的关键作用。