耐高温酵母高浓度发酵生产燃料乙醇工艺优化

采用两水平部分因子设计(23Fractional Factorial),选取发酵温度、接种量、初始糖浓度为自变量考察因素,以最终发酵乙醇浓度和9 h生物量浓度为响应值,考察耐高温高浓度酵母的燃料乙醇发酵能力,并对实验数据进行二次模型变异分析(Ahalysis of variance,ANOVA),建立了三元二次方程数学...     

丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum CICC 8012发酵鲜芭蕉芋生产丁醇

以非粮作物鲜芭蕉芋为原料,利用丙酮丁醇梭菌CICC 8012发酵生产丁醇.采用中心组合实验设计(CCD),选取初始糖浓度、接种量、中性红、乙酸铵为主要影响因素,对发酵条件进行优化,建立以丁醇产量为响应值的数学模型.对模型求解得到:初始糖浓度62.25 g/L,接种量为10.81%,中性红为0.81 g/L,乙酸铵为0.574 g/L时,最终的丁醇产量为12.83 g/L.验证实验结果表明,在优化条件下丁醇发酵产量达到12.73 g/L,证明了模型可靠有效.     

4个甘薯品种不同生育期的乙醇发酵比较

为了寻找适于燃料乙醇生产的甘薯品种,分别测定了4个甘薯品种--品种1、品种2、品种3、南薯88(对照)生育期100 d、130 d和160 d的可发酵糖含量和乙醇发酵参数,并进行了比较分析.结果表明,品种1和品种2的单位面积乙醇产量分别达4.79 t hm-2和4.83 t hm-2,均高于对照品种南薯88(4.58 t hm-2);品种1和品种2生长到d 130时单位面积乙醇产出速度最快,分别为36.84 kg hm-2d-1和37.13 kg hm-2d-1,对照品种南薯88的乙醇产出速度为35.24 kg hm-2d-1;生产1t无水乙醇,使用不同甘薯品种的原料消耗量依次为品种1(6.40 t)＜品种2(6.49 t)＜品种3(7.31t)＜南薯88(9.17t),发酵废渣排放量(按干重计)依次为品种1(0.56 t)＜品种3(0.60 t)＜品种2(0.63 t)＜南薯88(0.64 t).说明品种1可在甘薯燃料乙醇生产上推广应用,且生长130天时即可收获,以提高甘薯燃料乙醇生产的经济性.图4表1参14     

浮萍转录组数据SSR位点的生物信息学分析

为开发浮萍分子标记技术,采用高通量测序技术获得浮萍转录组原始实验数据,经过生物信息学软件Trinity拼接后,获得74 797条unigene.进一步采用生物信息学分析软件MISA对所有的unigene进行SSR位点数据挖掘.共计搜索出14 250个SSR位点,分布在12 707条unigene中,出现频率为19.05%,SSR平均长度为19 bp,平均分布频率是1/6.57 kb.在浮萍转录组的SSRs中,二核苷酸与三核苷酸重复序列为主要重复类型,分别占总SSRs的70.74%和25.37%.浮萍转录组数据中SSR序列共包括185种重复基元类型,二核苷酸重复基元AG/CT和三核苷酸重复基元CCG/CGG是优势重复基元,分别占总SSRs的69.19%和8.84%.综上表明浮萍SSRs位点具有极大的可开发性.     

污水氮磷浓度对云南本地浮萍生长及氮磷去除的影响

为揭示污水氮磷浓度对不同浮萍生长及水处理的影响规律,研究了户外条件下云南本地的4个浮萍品种,本地绿萍(Lemna japonica)、本地少根(Landoltia punctata)、本地多根(Spir odela polyrhiza)和本地芜萍(Woffi a globosa)在不同氮磷浓度污水中的生长情况.结果表明:随着污水氮磷浓度升高,浮萍处理系统对氮磷的去除总量升高,利用率降低;不同浮萍品种在不同氮磷浓度污水中的最大生长速率、氮磷含量和氮磷固定能力存在明显的种属差异.其中本地多根有最高的生长速率(7.38 g m-2 d-1)和氮固定能力(336.47 mg m-2 d-1),本地绿萍有最高的磷含量(2.35%)和磷固定能力(123.07 mg m-2 d-1),本地芜萍有最高的蛋白含量(37.32%).针对本地绿萍的进一步研究表明:本地绿萍在不同氮磷浓度污水中的生长与体内的氮磷含量和pH有关,高氮磷含量的本地绿萍可以利用体内储存的氮磷在寡营养水体中短时间内进行快速生长;废水的氨氮浓度小于20 mg L-1,pH 8(±0.5)时本地绿萍生长较快;当废水氨氮浓度大于20 mg L-1时,pH 6.5(±0.5)时可防止NH4+大量转化为NH3,减少对本地绿萍的毒害作用.本研究揭示了污水氮磷浓度对不同浮萍品种的生长、氮磷含量和氮磷去除的影响不同,实际应用中可根据不同的目的选用不同的浮萍品种.     

鲜甘薯发酵生产燃料乙醇中的降粘工艺

鲜甘薯高浓度发酵生产燃料乙醇的瓶颈之一是醪液粘度高,容易堵塞管路,严重影响工业化生产和增加能源消耗,同时也会降低乙醇发酵效率.为解决此问题,进行了添加降粘酶系及其作用条件优化研究,结果如下:1)确定最适降粘酶系为四川禾本生物工程有限公司的纤维素酶,粘度由1.7×104mPa.s降到8.8×102mPa.s,并且降低了生产成本;2)确定降粘酶作用前高温处理条件:110℃,20 min;3)最适降粘酶对不同品种鲜甘薯高浓度发酵的降粘效果表明降粘酶对大部分品种鲜甘薯降粘效果较好,粘度均约为1.0×103mPa.s以下,最低粘度只有2.7×102mPa.s,粘度下降率均在95%以上;4)在确定最适降粘酶系和其作用前高温条件后,将其应用于工业化生产,加入降粘酶2 h后发酵醪液的粘度由1.8×105mPa.s下降到2.7×103mPa.s,发酵后终粘度仅为7.9×102mPa.s,发酵时间仅为23 h,乙醇浓度达到10.56%(V/V),进一步验证了该降粘酶系应用于工业化鲜甘薯燃料乙醇生产的实际意义.表8参19     

鲜甘薯发酵生产高浓度乙醇的技术

乙醇作为燃料可以改善能源结构,减少对石油进口的依赖.高浓度发酵技术是一种生产燃料乙醇的新兴技术,有利于降低乙醇的生产成本.本研究采用酿酒酵母以鲜甘薯为底物进行了快速高浓度乙醇发酵的研究.对高浓度乙醇发酵的影响因素如发酵促进剂种类和浓度、无机盐、维生素及初糖浓度进行了探讨,获得了最佳发酵培养基配方,确定最适发酵促进剂为B,浓度为1.20 g kg-1,不需要添加无机盐和维生素,初糖浓度为270 g kg-1.在最适条件下,28 h可生产乙醇132.86 g kg-1,乙醇发酵强度达4.74 g kg-1h-1,发酵效率达91.44%.发酵规模放大至10 L时,28 h可产生乙醇131.71 g kg-1,乙醇发酵强度为4.70 g kg-1h-1,发酵效率为90.53%.图3表3参16     

少根紫萍转录因子及其营养胁迫下的表达

少根紫萍(Landoltia punctata)是一种浮水生、多功能、高环境适应能力的能源植物,为了解其生理特性的分子机制,利用少根紫萍转录因子预测数据与拟南芥、水稻、玉米数据库数据进行宏观比较,并结合转录组测序技术对少根紫萍营养胁迫后转录因子表达分析.结果显示,少根紫萍有1 076个转录因子,分属于66个家族,其中在b ZIP、WRKY、AP2/ERFERF、MYB、NAC、MADS-box等家族基因数明显减少,一定程度上解释了浮萍高黄铜低木质素、难开花的生理特性;少根紫萍在营养胁迫下偏向上调AP2/ERF-ERF、MYB、bHLH家族特定基因和下调AP2/ERF-ERF、WRKY家族特定基因来响应营养胁迫,尤其是AP2/ERF-ERF、WRKY两个家族中特定基因表达下调在响应水体营养胁迫中有非常重要的作用.本研究在转录因子层面对浮萍的生理特性,特别针对营养胁迫下转录因子的表达进行了探究,可为建立浮萍水生模式植物系统、深入探讨少根紫萍响应营养胁迫机制以及改造成耐受胁迫的高效淀粉积累能源植物提供理论指导.     

硫酸亚铁促进Clostridium acetobutylicum CICC8012发酵麦秸水解液产丁醇

以农业废弃物小麦秸秆为原料,以丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum CICC8012为菌种发酵生产丁醇,通过单因素实验和响应面优化设计,优选硫酸亚铁对水解液进行原位脱毒,优化发酵条件并验证硫酸亚铁原位脱毒对多种原料的有效性.发酵结果显示,伴随发酵液残糖含量显著降低,溶剂产量和发酵效率显著提高.在优化的发酵条件下,初始糖浓度50 g/L,接种量10.5%,硫酸亚铁浓度0.4 g/L,发酵65 h,丁醇产量达7.33 g/L,与优化模型预测值7.35 g/L的最大丁醇产量接近,模型显著可靠.对稻草水解液、玉米秸秆水解液、标准水解液等不同原料进行处理,丁醇和总溶剂产量均得到显著提高.本研究证明直接添加硫酸亚铁对秸秆水解液丁醇发酵具有显著促进作用,很可能是一种潜在的通用增效方法,可用于提高纤维素水解液的丁醇产量.     

鲜甘薯原料的运动发酵单胞菌快速乙醇发酵条件

对运动发酵单胞菌232B同步糖化发酵(SSF)鲜甘薯快速生产燃料乙醇的条件进行了研究.通过单因素试验和正交试验获得了乙醇发酵的最佳参数为:初始pH值6.0～7.0,硫酸铵5.0 g/kg,糖化酶量1.6 AUG/kg淀粉,初始总糖浓度200 g/kg,接种量ψ=12.5%.经过21 h发酵,乙醇浓度为95.15 g/kg.发酵效率可达94%.同时对不灭菌发酵也进行了研究,发酵效率可达92%.残糖的HPLC分析结果说明,发酵液中已没有葡萄糖存在,经酸水解后又出现了葡萄糖、半乳糖、甘露糖等成分,说明发酵结束后的残糖是多种低聚糖.图4表4参19