耶路撒冷洋蓟粉同步糖化发酵生产乙醇

2009年第25卷，第11期，《农业工程杂志》，11月，csaevbl.25n o.1ln o v.2009263耶路撒冷洋蓟粉同时糖化和发酵生产燃料乙醇的交易，王伦吉L'2菊芋粉，董英蝶1。江苏大学食品与生物工程学院，镇江212013:2。河南科技大学食品与生物工程学院，洛阳471003摘要：根据粟米酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe的特点，发酵耶路撒冷朝鲜蓟的非水解糖溶液，生产高产乙醇。提出了以菊芋粉为原料，同时糖化发酵生产燃料乙醇的新工艺。在摇瓶中考察了原料预处理方法、原料浓度和初始pH值对乙醇发酵的影响，然后在5L发酵罐中考察了不调节pH值、恒定pH值和通风对乙醇发酵的影响。结果表明，该菌株的最适pH值为4.0:100目。筛选出的菊芋粉发酵效果较好，115℃灭菌处理优于121℃灭菌处理。在此条件下，当菊芋粉浓度为200g/L时，乙醇产率为66.58g/L，理论转化率为85.88%；发酵液pH值的降低对乙醇发酵没有影响，适量氧气的引入会导致乙醇产量的降低，说明pombe裂殖酵母乙醇发酵不需要供氧；维持厌氧环境的氮气不能显著提高乙醇的产量，而无通风条件下的乙醇发酵也能达到较高的转化率。因此，在工业生产中没有必要维持厌氧发酵环境

在此基础上，对耶路撒冷洋蓟粉进行了补充发酵试验。耶路撒冷洋蓟粉最终浓度为300g/L，发酵结束时乙醇浓度为94.81g/L，理论转化率为81.54%。这些研究为以菊芋为原料工业化生产燃料乙醇提供了技术基础。关键词：乙醇发酵生物量同步糖化发酵小米酒酿酒裂殖酵母生物质能耶路撒冷朝鲜蓟doi:10.3969。我是SSN。1002-6819.2009.11.048中国数字分类号：$216.2文件识别码：a品号：1-11-0263-06王伦吉，董颖。以菊芋粉为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇[J].农业工程学报，2009,25,11:263-268。王文杰，吴东义。乙醇生产[J.CSAE事务，20092511:263-268.面对日益减少的石油资源、日益加剧的能源危机和环境污染，发酵法生产燃料乙醇的研究以牛的物质为原料菊芋粉，越来越受到各国的重视，已成为世界各国研究和推广的重点能源课题之一

传统的燃料乙醇主要由玉米生产。3.目前，第一代液体生物燃料如玉米乙醇和生物柴油已逐渐应用于国际和国内工农业生产，成为石油燃料的有力补充柴油以粮食和油料种子为原料，必须占用大量耕地，这与国家粮食安全相矛盾，中国呼吁停止发展粮食乙醇，要求未来发展生物燃料必须满足不占用耕地、不消耗燃料的前提无公害，对生态环境无破坏。在这方面，菊芋具有独特的优势和较强的适应性。菊芋特别适合在沙漠、海滩、盐碱荒地等非农耕地上种植，产量高菊芋粉，价格低。菊芋块茎富含菊糖菊粉是果糖的聚合物，外菊糖酶可以将菊粉分解成单一的果糖，因此可以被产生外菊糖酶的微生物快速分解成果糖，然后发酵生产乙醇。因此，与谷物淀粉原料相比s、 菊粉具有优势，将成为中国燃料乙醇产业大规模发展的原料之一。收到日期：2009-03-05基金项目日期：镇江农业重点研究项目n Y2006 043作者简介：王伦吉1972 I。男，博士生，主要从事微生物和发酵研究离子工程。河南科技大学食品与生物工程学院，洛阳，471003。EM AI L:W.Lunji i@搜狐。玉米属作者：董颖1954 I，女，教授，博士生导师，主要从事食品功能因子和食品生物技术研究< <

江苏大学食品与生物工程学院，镇江，2013年2月21日。EM AI L:ydong hoe J s.dhi.o L 10000 m3数据修订日期：2009年5月31日。以耶路撒冷朝鲜蓟为原料生产乙醇长期以来备受关注。最近，它再次受到国内外的关注。已生产了五罐自20世纪50年代以来，国外对菊粉进行了研究。20世纪90年代，人们做了大量的工作。工艺流程主要包括首先对菊粉进行酸水解或酶水解，然后由具有发酵能力的酵母或细菌发酵，或由产菊粉酶量高的微生物混合发酵，如黑pergillus niger或kluyverom yces fragi l i s和酿酒酵母Saccharum yces cerevi Si A E，但菊粉酶分解菊粉。由糖和发酵果糖生产乙醇仍然分别由两种微生物完成，不能实现非常协调的同时糖化和发酵。裂殖酵母是产菊粉的原生动物NALL是从非洲人喝的小米酒中分离出来的，也可以在甘蔗糖蜜和水果中发现。耶路撒冷朝鲜蓟鬼姜制成的非水解糖液发酵可以获得非常高的乙醇产量。本研究使用了波姆裂殖酵母，它可以利用菊糖，具有优良的乙醇发酵性能在此基础上，探讨了以菊芋粉为原料，同时糖化发酵生产燃料乙醇的工艺条件，为工业化应用提供依据

这是首次报道了以发酵的菊芋为原料生产燃料乙醇。1材料和方法1.1材料1.1.1发酵的菊芋菌株从中国工业微生物菌种收集与管理中心购买。1.1.2菊芋粉从朱棣文购买新鲜耶路撒冷朝鲜蓟洗净、切片、干燥、压碎并储存在干燥环境中备用。264农业QK工程杂志2009 Li 1.1.3培养基1倾斜培养基：豆芽汁蔗糖琼脂培养基，在豆芽汁蔗糖倾斜培养基中接种一环细菌，在30℃培养72天小时，并储存在4"C冰箱备用。2种子培养基g/L：菊粉20、酵母膏15、蛋白胨20、pH 4.6、12L℃下灭菌20mI n。3乙醇发酵培养基g/L：直接从耶路撒冷朝鲜蓟粉制备。除非另有规定，溶液中耶路撒冷朝鲜蓟粉的浓度为200g/L。1.2试验方法1.2.1种子溶液的制备。接种种子培养基后，细胞浓度达到1 in 48h×108 CFU/ml以上。1.2.2原料预处理方法的研究1原料破碎度的影响。耶路撒冷洋蓟破碎后，筛选出粒度为60-40目、100-60目小于100目，配制200g/L菊芋粉溶液，调节pH值至4.0121℃灭菌20min，接种量5%和30%C培养48h，测定乙醇产率，测定菊芋粉粒径

2原料灭菌温度的影响制备200g/L菊芋粉溶液，用H Ci调节pH值至4.0，分别在115℃和121℃下灭菌35和20min，接种5%的鳄鱼，30℃培养48h，测定乙醇产率，确定最佳原料灭菌温度.1.2.3不同初始pH值对乙醇发酵的影响，制备200g/L菊芋粉溶液，115"C灭菌35min，接种量5%，30℃培养48h，初始pH值分别为3.55、4 ．0、4 ．5、5 ．0、51.2.4菊芋粉浓度对乙醇发酵的影响150、 200、250和300g/L四种菊芋粉，初始pH 4.0115℃，灭菌在35M i n上，接种量分别为5%、30%C培养至乙醇发酵结束，测量乙醇产量并确定最佳原料浓度。1.2.5 pH控制策略对乙醇发酵的影响。确定最佳pH值后，pH