几种非粮原料丁醇发酵效果初探及蕨根丁醇发酵机制研究

发布时间：2021-08-03 21:01

　　随着化石能源的缺乏和环境问题的凸显,生物丁醇开始受到越来越多的关注。在丙酮丁醇梭菌利用玉米生产溶剂的过程中,原料成本占了总生产成本的七成。而粮食作物作为原料进行能源的生产时,人类的粮食供应安全也会受到严重的影响。因此,迫切需要寻找高产的非粮食原料来替代传统生物丁醇的发酵原料。针对上述问题,本文以丙酮丁醇梭菌Clostridiumacetobutylicum CGMCC 1.0134为发酵菌株,研究采用餐厨废弃物、苹果渣和蕨根（Fern Root,FR）淀粉为替代原料进行丁醇发酵测试,重点研究解决FR发酵过程的相转型延迟、溶剂产率低等问题,并通过代谢通量计算、发酵过程关键酶基因的转录水平等的测定分析,揭示FR丁醇发酵的机制及其具有较高丁醇/丙酮比（丁/丙）的内在机理。主要结果总结如下:（1）餐厨废弃物、苹果渣、餐厨废弃物和果渣混合物以及蕨根等非粮原料的丁醇发酵能力研究结果显示:发酵液中的丁醇（总溶剂）浓度分别为3.9 g/L（6.9 g/L）,5.5 g/L（10.2 g/L）,7.4 g/L（14.5 g/L）和6.2 g/L（10.6 g/L）;丁醇（总溶剂）得率分别为0.026g/... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【部分图文】：

图１．１中国近年石油生产、消耗量及探明储量（１９８０－２０１４）則??Ｆｉｇ?１．１?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｏｉｌ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｐｒｏｖｅｎ?ｒｅｓｅｒｖｅｓ?ｉｎ?ｒｅｃｅｎｔ?ｙｅａｒｓ?（１９８０－２０１４）??

引?言入所需的工业微生物中以用于丁醇生产。例如，大肠杆菌已被用作丁径的宿主［４３］［４４］。最近报道了适应性恶臭假单胞菌菌株可以在高达６?％积）的丁醇存在下稳定的生长，因此其可能是生物丁醇生产的潜在第三，新型发酵工艺的开发和下游加工的改进对于提高丁醇生产的经争性也十分重要。由于能量成本太高，从较稀的发酵液（约１?％）中的传统蒸馏方法经济性太低。据估计，如果发酵液中的最终丁醇浓度％，通过蒸馏回收丁醇的能量需求将降低６２?％＾。为了降低回收能源目前已经有研究对几种发酵方法和原位回收方法进行了验证［４７］［４８］。中有吸附，气提，萃取，渗透／反渗透，渗透蒸发等［３２］［４９］。最近有研具有同时ＡＢＥ发酵和真空原位产物回收的新型发酵方法Ｐ１。随着分发酵工程的进步，未来有望实现更高效，成本更低的下游工艺。??３０００－ｔ??１００??

图１．４本论文研宄框架??Ｆｉｇ?１．４?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ??宄内容如下：??用廉价非粮作物蕨根（ＦＲ），餐厨废弃物，苹果渣代替玉醇发酵，并选出最合适的底物作为本实验中用来替代玉米的过单因素分析，对以蕨根（ＦＲ）?丁醇发酵过程中的碳源浓始水解葡萄糖浓度和发酵时间的影响范围进行确定。再通过响应面法以期对发酵条件进行进一步的优化；??宄以ＦＲ为原料的丁醇发酵性能，并将其与在同等操作条件的丁醇发酵性能作对比，分析二者的差异，研宄以ＦＲ为原现的发酵时间长，溶剂产量低下的原因；??解决以ＦＲ为原料的丁醇发酵中所出现的上述问题，本论文溶液（ＹＥ）的优化调控手段。同时，监测了发酵液中游离氨、测定丙酮丁醇梭菌代谢过程中相关关键酶基因的表达水平

【参考文献】：
期刊论文
[1]苹果渣的利用研究现状[J]. 曲映红,王建中.  中国果菜. 2017(11)
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[3]餐厨垃圾发酵制备生物燃料丁醇的研究[J]. 石姗姗,高明,汪群慧,郑瑾,园元谦二,田代幸宽.  环境工程. 2017(02)
[4]玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响[J]. 顾春凯,王根宇,刘宏娟,王革华,吴剑荣,张建安.  生物技术通报. 2016(07)
[5]蕨根淀粉的颗粒形态与糊化特性研究[J]. 杜传来,王丽,潘苗苗,郭子义.  中国粮油学报. 2016(07)
[6]杨梅林下野生蕨菜的生长情况及人工栽培技术研究[J]. 黄士文,戴智慧,倪穗.  中国野生植物资源. 2016(02)
[7]红薯发酵产丁醇的工艺优化[J]. 田毅红,朱志豪,高媛,张雨婷,李文林,龚大春.  化学与生物工程. 2016(02)
[8]不同产地苹果渣营养成分差异性分析研究与评价[J]. 耿乙文,靳婧,李庆鹏,邓诏轩,哈益明.  核农学报. 2016(02)
[9]丙酮丁醇发酵过程关键酶活性研究[J]. 王风芹,张瑞,谢瑶嬛,谢慧,宋安东.  食品与发酵工业. 2015(11)
[10]硫酸亚铁促进Clostridium acetobutylicum CICC8012发酵麦秸水解液产丁醇[J]. 李仁强,靳艳玲,郜晓峰,张国华,赵海.  应用与环境生物学报. 2015(03)

博士论文
[1]高产丁醇菌株选育及其耐受丁醇机制研究[D]. 李汉广.江南大学 2014

硕士论文
[1]基因工程大肠杆菌发酵甘油生产丁醇的研究[D]. 周鹏鹏.华东理工大学 2013
[2]中国能源安全的战略思考[D]. 甘霞.贵州师范大学 2007



本文编号：3320330