聚乙烯醇固定化酵母的戊糖已糖同步發(fā)酵制備乙醇.pdf

1、本文以樹干畢赤酵母為出發(fā)菌株，固定化酵母同步發(fā)酵戊糖、己糖制備乙醇。確定了聚乙烯醇為理想固定化包埋材料，研究了固定化細(xì)胞的制備技術(shù)、優(yōu)化了固定化細(xì)胞的性能，比較游離細(xì)胞和固定化細(xì)胞的發(fā)酵規(guī)律，3L生化反應(yīng)器的固定化乙醇發(fā)酵工藝，固定化細(xì)胞同步發(fā)酵戊糖已糖制備乙醇的規(guī)律、底物抑制等一系列發(fā)酵影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，初步研究了分批補(bǔ)料對發(fā)酵的影響，主要結(jié)論如下： 以海藻酸鈣(CA)和聚乙烯醇(PVA)作為固定化細(xì)胞的載體，和游離酵母進(jìn)行

2、乙醇發(fā)酵比較，實(shí)驗(yàn)表明PVA可穩(wěn)定發(fā)酵180d，優(yōu)于CA的穩(wěn)定發(fā)酵時(shí)間30d，還原糖的利用率也優(yōu)于CA，二者分別為80％和94％，證實(shí)聚乙烯醇是適合的包埋材料。聚乙烯醇固定化選取PVA濃度為9％、硼酸為3.5％時(shí)強(qiáng)度和致密度以及發(fā)酵效果都達(dá)到最好，且操作方便，添加海藻酸鈉可以緩解PVA凝膠的附聚問題，最佳添加量為1％。在交聯(lián)劑中加入CaCl<,2>，可交聯(lián)海藻酸鈉，也可調(diào)節(jié)凝膠的吸水率，其最適濃度為0.5％。 聚乙烯醇固定化細(xì)胞

3、采用邊增殖邊發(fā)酵的模式，最佳的菌種接入時(shí)間為18h，最佳的接種比例為4％，即活化培養(yǎng)樹干畢赤酵母18h后取2ml菌液混合到50ml的固定化載體中，在實(shí)際發(fā)酵中發(fā)酵液和固定化顆粒的體積比為1:1時(shí)為最佳?？疾旌Ｔ逅徕}和聚乙烯醇兩種固定化細(xì)胞，葡萄糖和木糖的同步發(fā)酵，優(yōu)先利用葡萄糖，隨著發(fā)酵過程中葡萄糖量的減少，木糖的利用開始占主導(dǎo)地位，但利用率變慢，這是因?yàn)槲焯谴x途徑復(fù)雜，同時(shí)受到葡萄糖以及代謝產(chǎn)物的抑制。聚乙烯醇固定化細(xì)胞的24h糖利

4、用率達(dá)到93.9％。優(yōu)于海藻酸鈣相同時(shí)間下的糖利用率87.0％。 為使聚乙烯醇包埋法的各項(xiàng)性能得到提高，對固定化顆粒進(jìn)行物理和化學(xué)方面的優(yōu)化，發(fā)酵能力、操作和強(qiáng)度等方面都得到了提高，泡酸處理和冷凍處理都能緩解PVA-H<,3>BO<,3>的水溶膨脹性，且發(fā)酵能力沒有減退。選取3h作為延時(shí)包埋時(shí)發(fā)酵效果最佳。吸附包埋雙重包埋機(jī)制連用，添加3％的活性炭時(shí)固定化顆粒效果最好。初始pH為5.0為最佳的發(fā)酵初始pH。空白濕潤環(huán)境保藏為最佳

5、的PVA固定化顆粒保藏方式。 利用聚乙烯醇固定化增殖的樹干畢赤酵母在3L的生化反應(yīng)器中，發(fā)酵條件為35℃、通氣量為3.0V/V·h、轉(zhuǎn)速400r/min，分別對游離酵母和聚乙烯醇固定化酵母的發(fā)酵研究。結(jié)果表明：20g/l、30g/l、40 g/l、50 g/l、60g/l的初始糖濃，游離酵母的乙醇得率為理論得率的90.6％、88.7％、85.4％、81.3％、76.6％。固定化酵母的乙醇得率為理論得率的91.1％、89.1％、8