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第 27 卷第 5 期太阳能学报 Vol 27 , No 5
2006 年 5 月 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA May ,2006
文章编号: 0254 0096( 2006) 05 0503 05
固定化细胞木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵研究
张晶, 钱名宇, 李学凤, 潘亚平, 杨秀山
(首都师范大学生命科学学院,北京 100037)
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摘要: 利用不同菌种的固定化细胞对木质纤维素稀酸水解液进行乙醇发酵, 对 2 # 菌进行了以木糖为底物 7 个
批次的驯化培养。利用 4 # 与 1 # 的混合菌及 3 # 菌进行批式发酵以及 4 # 和 1 # 、1 # 和 3 # 、4 # 和 3 # 混合菌及 3
# 菌进行补料批式发酵,结果表明,1 # 和 4 # 及 1 # 和 3 # 混合固定化对木质纤维素稀酸水解液进行补料批式发
酵,乙醇产率较为理想,分别为理论产率的 79 3 %和 84 3 %。
关键词: 木质纤维素稀酸水解液;菌种驯化;固定化细胞;乙醇发酵
中图分类号: TK6 文献标识码: A
维素乙醇发酵的主要因素。因此寻求一种既经济又
0 引言
方便适用的解毒方式是人们长期以来的研究热点。
随着世界性的能源危机,我国能源短缺问题日本实验室通过大量实验摸索出以下几种解毒方式:
益突出,为了保证经济和社会的可持续发展,迫切需①提高接种量[6 ,7] ; ②调节发酵液的 pH 值[8 ,9] ,高 pH
要开发新的可替代能源。在可能的生产清洁可替代下有机酸和醛类(除糠醛) 的抑制作用明显减弱(糠
能源的方法中,以资源丰富的木质纤维素为原料依醛在 pH = 7 0 时抑制作用最弱) ; ③煮沸水解液并保
靠微生物发酵生产燃料乙醇的技术日益引人注目。持一定时间以降低部分有挥发性有毒物的浓度[10] ;
天然存在的木质纤维素原料主要含有 3 大类物质: ④固定化细胞技术[11] ; ⑤补料批式发酵[12] ; ⑥菌种
纤维素、半纤维素和木质素。纤维素和半纤维素在驯化[13] ; ⑦抗毒性微生物的筛选[14] 。
热酸的作用下水解,主要产生葡萄糖、木糖、阿拉伯为了筛选发酵木质纤维素稀酸水解液产乙醇的
糖、甘露糖等。另外,在水解过程中还存在多种形式优良菌种以及选择最佳发酵方式,本文主要利用不
的分解、氧化等复杂反应。在这一过程中的主要生同菌种的混合固定化细胞并结合以上脱毒方式对木
成物有甲酸、乙酸、糠醛、羟***糠醛、糖醛酸、己糖质纤维素水解液进行乙醇发酵实验,筛选并驯化出
酸等。了发酵水解液产乙醇的优良菌种,并在发酵方式的
纤维素水解产物中的毒性物质对乙醇发酵的抑研究中取得了较为理想的结果。
制作用主要表现为抑制菌体生长和降低乙醇产率。
材料与方法
研究表明,水解产物中的有机酸和醛类是这种抑制 1
[1~4]
作用的主要来源。 1 1 菌种
低浓度的乙酸( < 9g L) 、糠醛( < 2g L) 在单独菌种 1 # 、2 # 和 3 # 由本实验室保存: 1 # 菌高
存在时,对酵母菌发酵纤维素水解液产乙醇并无明效代谢葡