收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

树干毕赤酵母戊糖连续发酵及低pH值处理技术

季更生  
【摘要】:当今人类社会主要面临着人口膨胀、资源短缺、环境污染、能源匮乏等多种危机,其中能源问题尤为严峻。人类急需从这些危机中摆脱出来,进入一个理想的可持续发展的轨道。在这个过程中,包括生物技术在内的高技术的发展和应用将可能发挥重要作用。植物纤维原料包括纤维素、半纤维素和木质素,是地球上最丰富的生物可再生资源,利用其作为廉价的糖源生产燃料酒精是解决世界能源危机的最有效途径。 本文研究了树干毕赤酵母(Pichia stipitis)生长和戊糖发酵的规律;通过建立酵母稳态连续培养进行了戊糖发酵时碳元素的物料衡算和代谢流向分析;在游离态酵母连续发酵植物纤维原料模拟水解液的基础上,结合固定化技术和低pH值处理技术来解决连续发酵中的染菌问题等。主要研究结果如下: 研究了不同氮源条件下树干毕赤酵母的生长和发酵木糖的规律。结果表明,硫酸铵和硝酸钾作为氮源增殖效果较差,而用尿素作唯一氮源增殖酵母时,酵母最终浓度与单独采用蛋白胨时相接近。分别以蛋白胨、尿素、硫酸铵和硝酸钾为氮源,以40.0g/L木糖为树干毕赤酵母的发酵底物,经过36h发酵,酒精浓度分别为17.29、15.07、13.76和13.46g/L;酒精得率与理论得率之比分别为97.30、94.79、78.03和84.84%。 研究了影响树干毕赤酵母生长和发酵两个重要因素温度和pH值,采用30.0g/L木糖和30.0g/L葡萄糖混合糖液为增殖碳源,研究表明,树干毕赤酵母在pH值3.0~4.0这一较低pH值范围仍能正常生长,但从酵母最终浓度和得率考虑,树干毕赤酵母生长最适pH值范围为4.6~5.8;从酵母的生长速度考虑,最适生长温度范围为30~35℃。当采用40g/L木糖为发酵底物进行木糖发酵研究,结果表明,当发酵温度为35℃,pH值3.8~5.0时发酵液中的酒精浓度较高;而当发酵温度为25℃时,酒精浓度和木糖利用率较高的pH值范围为3.4~4.2。 在不同培养条件下,对树干毕赤酵母进行了两次不同稀释率的连续培养。在厌氧连续培养时以30.0g/L葡萄糖为碳源;在限制供氧连续培养时以30.0g/L葡萄糖和15.0g/L木糖的混合糖为碳源。两者相同的规律是,随着稀释率的升高,酵母浓度和酒精浓度不断下降,而残糖浓度逐渐升高;但酒精产率不同,厌氧连续培养在稀释率为0.14h~(-1)时,酒精产率达到最大值1.110g/L·h;在限制供氧条件下当稀释率为0.06h~(-1)时,酒精产率达到最大值0.790g/L·h。 实验还对树干毕赤酵母进行了4个阶段共400 h连续恒化培养,在不同阶段流加不同底物糖而形成4个“稳态”期,分别进行碳元素的物料衡算和代谢流向分析。结果表明,4个“稳态”期的碳元素回收率分别为118.03、105.59、113.51和94.72%。当底物为15.0g/L木糖和30.0g/L葡萄糖混合糖时,酵母发酵代谢后有41.19%的碳元素流向了酒精;当底物为30.0g/L木糖和30.0g/L葡萄糖混合糖吋,该值仅有34.46%。 研究了游离树干毕赤酵母单级连续发酵,在稀释率0.08 h~(-1)下采用葡萄糖和木糖比例为2:1,总糖浓度不同的混合糖为底物。结果表明,随着底物浓度不断上升,溢出液中残留的总还原糖浓度也不断上升,但酒精浓度的上升幅度并不大;特别是当底物浓度大于 60.09几时,酒精浓度维持在14.5一巧.5终之间,酒精得率与理论得率之比在79.8一85.4 %范围之内。 本文还研究了游离树干毕赤酵母二级串联连续发酵。结果表明,在底物流速约为60.0 n1L小的第1轮发酵中,在稳定期(11一巧天),45.0 glL还原糖在罐1中平均被利用了 32.35叭,罐1酒精平均浓度为12.36叭,余下的12.65叭还原糖在罐2中继续发酵了 5.04叭,罐2中酒精浓度平均值为13.79叭;在底物流速为 45.Om功的第2轮连续发 酵中,在稳定期(11一15天),45.0妙还原糖在罐1中平均被利用了34.379几,罐1中 酒精浓度平均值为H .429几,余下的10.639几还原糖在罐2中平均继续发酵了6.319几, 罐2中酒精浓度平均值为巧.41叭。 实验以游离树干毕赤酵母为发酵菌株,采用巧.0 g/L木糖和30.0 g/L葡萄糖混合物为 发酵底物,共进行了22天二级连续发酵,期间对罐1共进行了3次不同低pH值的处理。 结果表明,当底物流速为30 InL币时,尽管是游离酵母连续发酵,但经过1一2天的适应 性发酵,罐1的各项发酵指标基本上都得以恢复。其中平均残糖浓度从最初的8.52 glL分 别变为7.80、10.08和ro.02叭,相应地,酒精浓度、糖利用率、酒精得率都略有下降。 研究了海藻酸钙固定化树干毕赤酵母的单级连续发酵,采用两个流速(O一6天:45.0 m眺;7一12天:67.5 mL小)来流加45.0叭底物。研究表明,仅经过3天的波动,发酵 罐中各种物质浓度已趋于恒定,此后3天游离酵母浓度、还原糖浓度、还原糖利用率、酒 精浓度、酒精得率与理论之比的平均值分别为2.09叭、7.89泌、82.47%、巧.75泌和 84.84%。第7天,提高底物流速,发酵罐中各项发酵参数很快重新达到稳定状态。最后 3天游离酵母浓度、还原糖浓度、还原糖利用率、酒精浓度、酒精得率与理论之比的平均 值分别为1.88叭、10.509/L、76.67%、14.34g/L和52.35%。 最后实验以游离树干毕赤酵母为发酵菌株,结合固定化和低pH值处理技术进行了混 合糖二级串联连续发酵的研究,共进行


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈洪章,曲音波,高培基;半纤维素蒸汽爆碎水解物连续发酵生产单细胞蛋白的研究[J];食品与发酵工业;1992年03期
2 周川棡,陈海滨,黄树华,潘润光,吴淑才;固定化增殖酵母连续发酵酒精生产工业化报告[J];酿酒科技;1997年03期
3 黄亚东,徐春;固定化酵母在啤酒连续发酵中的应用研究[J];广州食品工业科技;1999年S1期
4 黄亚东;应用固定化酵母进行啤酒连续发酵的研究[J];酿酒;2000年03期
5 黄亚东;应用固定化酵母进行啤酒连续发酵的研究[J];中国酿造;2001年01期
6 ;酒精连续发酵国外研究情况综述[J];食品与发酵工业;1975年02期
7 王世彦;许浩程;;啤酒连续发酵[J];酿酒;1979年04期
8 松浦一雄 ,宏常正人 ,袁珍;清酒连续发酵动力学研究[J];酿酒科技;1993年02期
9 冯学愚;一种双流多级酒精连续发酵流加罐的优化设计方法[J];四川轻化工学院学报;1995年02期
10 ;关于食用醋连续通风发酵的研究[J];中国调味品;1976年03期
11 胡培新,马海强;活性干酵母在淀粉质酒精连续发酵生产中的应用[J];酿酒科技;1996年01期
12 冯屏,周家春,徐玉佩,葛宇;膜生物反应器连续发酵法制取二羟基丙酮的研究[J];食品与发酵工业;2003年12期
13 ;连续发酵制乙醇[J];应用化工;1980年02期
14 李起斌;固定化活酵母连续发酵生产糖蜜酒精[J];酿酒科技;1994年02期
15 韩香,顾军,张庆云,苑庆兰,骆峰,袁其朋;酒精酵母在连续发酵中的振荡行为研究[J];武警医学院学报;1998年01期
16 王常南,孔祥玖,金宏达;大罐露天连续发酵在酒精生产中的应用[J];酿酒;1999年06期
17 韩香,顾军,张力,苑庆兰,郝鹤;酒精酵母在连续发酵中的振荡行为研究[J];微生物学杂志;2003年03期
18 周秀琴;固定化醋酸菌的调制与连续发酵食醋[J];江苏调味副食品;2004年06期
19 朱乐敏;黄迅成;;消耗率为常数的连续发酵中的非线性振荡[J];江西科学;2008年01期
20 曾昭政;淀粉质原料酒精连续发酵的原理和实践[J];食品与发酵工业;1980年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 勇强;徐勇;宋向阳;余世袁;;玉米秸秆生物转化制取酒精的中间试验[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
2 陈立;李治;;自适应预估控制在连续发酵过程中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
3 王维波;李树荣;;连续发酵过程的非线性鲁棒控制器设计[A];第二十二届中国控制会议论文集(上)[C];2003年
4 宣天芝;张秀珍;;酸性水控制院内感染作用评价[A];中华医院管理学会第十一届全国医院感染管理学术年会论文汇编[C];2004年
5 王海燕;刘铭;曹竹安;;运动单胞菌生产乙醇及山梨醇的研究[A];中国生物工程学会第四次会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2005年
6 刘慧;;酸性氧化电位水的杀菌效果及医用价值[A];中华医院管理学会第十一届全国医院感染管理学术年会论文汇编[C];2004年
7 刘一尘;张谦;何明清;;益生菌剂存在的问题及研究方向[A];中国畜牧兽医学会动物微生态学分会第三届第六次学术研讨会论文集[C];2002年
8 李晓红;冯恩民;修志龙;;微生物连续培养过程的多目标最优控制[A];第四届全国决策科学/多目标决策研讨会论文集[C];2007年
9 刘国海;孙玉坤;全力;刘贤兴;刘星桥;;多变量生物发酵过程的解耦控制[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
10 伊守亮;陈向荣;万印华;苏志国;;生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的研究进展[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 季更生;树干毕赤酵母戊糖连续发酵及低pH值处理技术[D];南京林业大学;2004年
2 王诗云;一类微生物发酵系统的双测度与全局稳定性[D];大连理工大学;2011年
3 王杏文;游离及固定化酵母连续发酵制取乙醇[D];南京林业大学;2007年
4 王付转;絮凝性酿酒酵母基因工程菌的构建与发酵[D];江南大学;2008年
5 李凡;絮凝酵母重复批次高浓度乙醇发酵的研究[D];大连理工大学;2010年
6 张誉铎;连续发酵非线性混杂系统的鲁棒性分析与并行优化[D];大连理工大学;2012年
7 钟月华;新型硅橡胶膜生物反应器制造乙醇连续发酵动力学研究[D];四川大学;2003年
8 申渝;酵母细胞超高浓度乙醇连续发酵振荡行为的研究[D];大连理工大学;2009年
9 曹广丽;高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 曹广丽;高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白红光;微生物连续发酵动力系统的参数辨识与平衡点的性质[D];内蒙古大学;2011年
2 宋钢;木薯原料发酵产丁醇工艺的研究[D];江南大学;2012年
3 张琳;聚乙烯醇固定化酵母的戊糖已糖同步发酵制备乙醇[D];南京林业大学;2007年
4 孔端男;树干毕赤酵母戊糖发酵影响因素的研究[D];南京林业大学;2012年
5 李一鸣;自絮凝颗粒酵母糖蜜酒精发酵技术的研究[D];大连理工大学;2009年
6 李建飞;流态化微胶囊固定酵母技术在啤酒生产中的应用研究[D];新疆农业大学;2007年
7 王爱翠;酶催化动力系统参数辨识与鲁棒性分析[D];大连理工大学;2009年
8 逄晓翠;连续发酵复杂动力系统参数辨识与鲁棒性分析[D];大连理工大学;2009年
9 胡森杰;酿酒酵母高得率菌株的构建及发酵工艺优化的研究[D];浙江大学;2005年
10 姜秀美;与膜耦合的串联发酵生物质制乙醇的研究[D];大连理工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李莉 方平;养好一品红 喜兴迎佳节[N];农民日报;2001年
2 ;什么样的水质 适用于鲜切花?(上)[N];中国花卉报;2005年
3 周正荣 陆剑;“田娘”有机肥:农村污染化身大产业[N];江苏农业科技报;2006年
4 华南理工大学食品学院 郑建仙;乳链球菌素发酵法生产的关键技术(中)[N];中国食品报;2008年
5 刘强 张元跃;自制葡萄酒新工艺研发成功[N];中国食品质量报;2004年
6 实习生 连亚玮本报记者 韩超;姚旭华:三十年追求做出沼气“大文章”[N];中国县域经济报;2007年
7 中国农业大学生物质工程中心副主任 李十中;降低原料成本我国有优势技术[N];中国化工报;2005年
8 王天微;青冈促进科技经济有效结合[N];黑龙江经济报;2007年
9 陆剑 许文勇;“田娘”:把农村污染包袱变成新兴产业[N];江苏科技报;2006年
10 本报记者:邓苏勇;发展木薯酒精正逢时[N];经济参考报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978