固定化酵母發(fā)酵性能調控及在制備燃料乙醇中的應用.pdf

1、農(nóng)田秸稈廢棄物的焚燒和遺棄導致了嚴重的二次污染和資源浪費,秸稈生物煉制燃料乙醇不僅可以避免秸稈處置不當帶來的環(huán)境問題,而且可使秸稈廢棄物資源化、能源化。然而,傳統(tǒng)的生物煉制工藝中主要采用游離釀酒酵母發(fā)酵,存在菌種擴培成本高、設備利用率不高以及雜菌污染等問題。本研究采用細胞固定化技術,將酵母菌固定化后用于秸稈生物煉制燃料乙醇,使秸稈廢棄物轉化為燃料乙醇。
　　首先,以2.5％海藻酸鈉(w/v)、2%氯化鈣(w/v)、2%菌體添加量(

2、w/v,細胞干重),滴落法包埋固定酵母(Saccharomy cescerevisiaeBY4742)細胞,在葡萄糖濃度80 g/L,pH4.0,10%(v/v)菌體投加量,溫度35℃的條件下,進行重復批次循環(huán)發(fā)酵,每批次發(fā)酵72 h,共發(fā)酵3個批次,探究固定化酵母重復發(fā)酵性能。結果表明:酵母菌固定化后發(fā)酵時間由72 h縮短為48h,固定化技術顯著縮短發(fā)酵時間;第1、2、3批次最大乙醇得率分別為82%、62%、35%,平均乙醇生產(chǎn)強度0

3、.30g/(L·h),固定化酵母菌隨著循環(huán)利用次數(shù)增加,發(fā)酵性能逐漸下降。
　　其次,為減緩固定化酵母重復發(fā)酵中發(fā)酵性能下降,通過增殖活化、批次短周期發(fā)酵、發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化3種方法對固定化粒子發(fā)酵性能進行調控,結果表明:調控后,乙醇生產(chǎn)強度明顯提升,發(fā)酵效率提高。最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為葡萄糖濃度110g/L,pH4.0,菌體投加量30%(v/v),溫度35℃,在此條件下循環(huán)發(fā)酵5個批次后,每批次發(fā)酵12 h,5個批次乙醇得率分別為81

4、%、80%、73%、61%、59%,平均乙醇生產(chǎn)強度為3.44g/(L·h)。固定化酵母重復批次發(fā)酵中,對發(fā)酵性能下降的固定化酵母再次進行增殖活化,能夠恢復其發(fā)酵性能。在第3批次發(fā)酵結束后對固定化酵母增殖活化10 h,第4批次乙醇得率恢復至84%。
　　最后,采用固定化酵母以小麥秸稈為發(fā)酵底物,在溫度為38℃、固體含量16%(w/v)、纖維素酶投加量35FPU/g底物、酵母菌濃度8g/L(以細胞干重計)的條件下進行同步糖化發(fā)酵。實