固定化酵母发酵生产燃料乙醇研究进展

能源是影响当今世界发展的一大重要因素。随着石油资源的日渐枯竭,寻找替代性能源成为当下一大研究热点。燃料乙醇作为一种良好的替代能源也越来越受重视。已有的研究表明,固定化酵母技术生产燃料乙醇具有相对于游离酵母发酵明显的优越性。本文综述了国内外酵母固定化技术在发酵生产燃料乙醇方面的研究进展,主要包括固定化酵母发酵生产燃料乙醇的特点、酵母固定化方法和固定化酵母生物反应器,同时列举了该技术的进一步研究方向。     

固定化酵母乙醇发酵研究

用聚乙烯醇作载体，采用“Ｔ固化薄片成型“技术包埋酿酵母细胞进行乙醇发酵。批式发酵周期４。５ｈ，乙醇浓度９。０％，乙醇产率１４。４ｇＬ＾－１ｈ＾－１；连续发酵当稀释率为０。７２ｈ＾－１时，乙醇浓度６。０％，乙醇产率２１。６ｇＬ＾－１ｈ＾－１。该ＰＶＡ固化醇母凝胶至少可重复使用１８０ｄ以上。表明本研究可大幅度提高乙醇连续发醇效率。     

胶红酵母固定化方法研究

研究胶红酵母固定化方法,并测定所得固定化细胞的机械强度和通透性,对固定化方法进行初步筛选;研究磷酸缓冲溶液对固定化细胞强度的影响,最终得到目的固定化方法。试验表明:CA-活性炭(C)复合凝胶包埋所得固定化细胞,经0.6%聚乙烯亚胺(PEI)强化12 h,再经1%的戊二醛强化3 h后,机械强度大大提高,能耐磷酸缓冲液。     

固定化酵母乙醇发酵研究

用聚乙烯酸(PVA)作载体,采用“T固化薄片成型”技术包埋酿酒酵母细胞进行乙醇发酵.批式发酵周期4.5h,乙醇浓度9.0%,乙醇产率14.4gL~(-1)h~(-1);连续发酵当稀释率为0.72h~(-1)时,乙醇浓度6.0%,乙醇产率21.6gL~(-1)h~(-1)该PVA固化酵母凝胶至少可重复使用180d以上.表明本研究可大幅度提高乙醇连续发醇效率.     

混合载体固定化酵母酒精萃取发酵的研究

以十二烷醇为革取剂,对以海藻酸钠和聚乙烯醇混合载体固定化酒精酵母乙醇发酵进行了研究．探讨了革取剂对酵母细胞的毒性及革取剂用量、搅拌速度、基质浓度等因素与乙醇革取发酵的关系,并测定了革取过程中乙醇的分配系数．为固定化酒精酵母乙醇发酵与溶剂革取耦合新工艺的开发研究提供初步资料．     

固定化细胞发酵—膜蒸馏耦合生产乙醇的研究

对固定化酿酒酵母细胞发酵与膜蒸馏耦合生产乙醇进行了实验研究,首先实验测定了平板蒸膜馏器的分离性能以及游离酵母细胞发酵动力学和固定化酵线细胞发酵动力学,然后将游离细胞发酵罐及固定化细胞反应器分别与平板膜蒸馏装置相耦合成膜生物反应器,对固定化细胞发酵－膜蒸馏分离乙醇耦合过程进行了研究。在游离酵母细胞发酵中,间歇培养１３ｈ发酵液中乙醇质量浓度,酵母细胞密度（单位体积发酵液内细胞个数）和葡萄糖转化率,乙醇     

利用固定化酵母细胞生产ATP

利用明胶戊二醛制备的固定化啤酒酵母细胞,由腺苷酸(AMP)生产腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)。在含有15 mmol/L AMP,75 mmol/L葡萄糖,5mmol/L硫酸镁(MgSO_4·7 H_2O)的0.2 mol/L磷酸缓冲液(pH 7.0)中,在34℃振荡反应1h,ATP转化率可达100%,分批连续反应10次,ATP转化率保持在90%以上。     

海藻酸锰固定化细胞的乙醇发酵

以树干毕赤酵母(Pichia stipitis)为发酵菌株，利用海藻酸锰凝胶代替海藻酸钙，固定化酵母使用寿命明显增加。采用混合糖60g／L(50％葡萄糖、50％木糖)为发酵底物，以250mL三角瓶为反应器，在35℃、150r/min、pH5．0条件下，振荡发酵。结果表明，海藻酸锰树干毕赤固定化增殖酵母细胞能使戊糖和己糖同步发酵，海藻酸锰凝胶耐磷酸盐能力是海藻酸钙凝胶的3倍，海藻酸锰固定化树干毕赤酵母细胞乙醇发酵42d，固定化细胞稳定，总糖利用率为95．8％，乙醇得率为理论得率的92．3％，发酵稳定时间明显长于海藻酸钙固定化酵母细胞乙醇发酵的稳定时间(24d)。     

共固定化多菌种混合发酵生产稠酒的研究

对以糯米为原料，采用多菌种共固定化细胞混合技术对发酵生产稠酒进行了研究，实验结果表明，固定化多菌种发酵生产稠酒的最佳发酵工艺如下：多菌种固定化细胞接种配比量为根霉：酿酒酵母：产香酵母：红曲霉＝３：１：２：１；固定化凝胶粒子充填量为８％；发酵温度为２０℃；发酵时间为９６ｈ。     

固定化酵母细胞连续发酵生产酒精的研究

在３００Ｌ容量塔式发酵器中进行固定化酵母细胞连续发酵酒精的小型中放实验，固定化酵母细胞可连续使用３个月以上，在温度３０℃左右，ｐＨ＝４～５及糖浓度１８％（Ｗ／Ｖ）（１１°Ｂｘ）时，每升固定化酵母可产酒精２５～３０ｇ．     

固定化混合菌种发酵玉米秸秆水解液的研究

通过固定化混合菌种发酵法,研究了嗜单宁管囊酵母（Pachysolen tannophilus）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）共固定于海藻酸钙中发酵玉米秸秆水解液工艺。研究结果表明,所得到的固定化混合菌种能同时利用玉米秸秆水解液中的木糖和己糖共同发酵,其效果明显优于游离混和菌种发酵,也明显优于S.cerevisiae和P.stipitis两种细胞共固定发酵。在发酵周期24h,初始pH值6.0,初始糖浓度118.42g/L的条件下,酒精转化率可达到0.4g/g糖。     

用聚乙烯醇制备固定化增殖酒精酵母方法的研究

在聚乙烯溶液中加入阴离子交换树酯,混勾后流延成簿层后经紫外5个线照射和低温冰冻制成聚乙烯醇膜,该膜韧性强、透性大、耐腐蚀。用做酒精酵母固定化吸附裁体后,经镜检、批量发酵和连续发酵证实,酒精酵母在膜中能正常增殖且不易脱落。使用寿命达三十天以上,乙醇生成能力比游离细胞增加1.8倍。     

固定化增殖酶母工业应用的研究—Ⅱ、分批和连续发酵生产乙醇试验研究

本文对固定化增殖酵母分批和连续发酵生产乙醇进行了试验研究。试验结果表明，在分批发酵中，PVA固定化增殖酵母的乙醇生产能力是游离酵母的3倍，达到24毫克／亳升凝胶／小时以上。发酵周期比游离酵母缩短了一半。在连续发酵中，发酵培养基在柱中停留时间3小时，发酵流出液中的乙醇含量平均在7．1％（v/v）以上，固定化增殖酵母的乙醇生产能力平均达到18毫克／毫升凝胶／小时以上，是传统发酵方法的8－10倍。同时，通过分批发酵22批次（重复使用）连续发酵120天的稳定性试验证实，PVA固定化增殖酵母的活性和机械强度能长期保持不变，表现出良好的反应稳定性，具有较高的工业应用价值。     

壳聚糖固定化乙醇脱氢酶的酶学性质研究

以壳聚糖作载体,戊二醛作交联剂,并以游离的乙醇脱氢酶作为对照,对壳聚糖固定化乙醇脱氢酶的酶学性质进行研究.结果表明,当戊二醛浓度为0.6%(v/v),交联时间为6 h时,壳聚糖固定化乙醇脱氢酶对温度、碱性环境以及金属离子Cu~(2+)溶液的耐受性均明显增强,且操作稳定性明显提高.     

固定化酵母生长细胞发酵酒精的研究

固定化生长细胞是指经过一定方法固定之后能生长繁殖的细胞。以固定化生长细胞为基础的酒精生产方法与传统发酵方法相比较,有以下几个优点:(1)固定化细胞密度增加,使反应加速,可得到较高的生产能力;(2)在高稀释率的情况下进行操作,不产生流失现象;(3)不需要昂贵的发酵罐设备;(4)发酵过程能较容易地加以控制,这类体系甚至     

共固定化多菌种混合发酵苹果汁饮料的研究

对以苹果为原料,采用多菌种细菌固定化发酵技术生产苹果汁饮料进行了研究。实验结果表明,最佳发酵条件：多菌种接种量配比为３：２：２：１,固定化细胞凝胶粒子充填量为１５％;发酵温度为２０℃,发酵时间为９６ｈ。     

固定化酵母发酵废糖蜜生产酒精

利用包埋与吸附固定化方法 ,采用不同的包埋剂和添加剂制备固定化细胞 ,发酵甘蔗废糖蜜生产酒精。试验表明 ,固定化细胞发酵糖蜜产酒精率高于游离细胞。其中海藻酸钠包埋法为一种较好固定方法 ,发酵 48h产酒率较游离细胞高出 8 72 %。添加剂Al2 O3 和麸皮的使用可使产酒率略有提高 ,并可改善凝胶珠机械强度。     

树干毕赤酵母固定化细胞的酒精发酵

利用海藻酸铝酸胶包埋，将低浓度的树干毕赤酵母（Pichia stipitis)细胞固定，其凝胶粒直径约2－3mm，经增殖培养，使凝胶珠表面的细胞密集，极大地减少了传递阻力，有利于该酵母细胞的“半好气”酒精发酵，结果表明，固定化细胞戊糖，己糖同步酒精发酵糖液初始PH5．0－5．5较适宜；混合糖60g/L（50％葡萄糖、50％木糖）的固定化细胞酒精发酵，发酵前12h主要利用葡萄糖，12h以后木糖利用占主导地位，以低PH（2．8，2．4，2．0）无菌水处理酵母细胞海藻酸铝凝胶珠，2－3h后又恢复正常PH（5．0）。用PH2．8无菌水处理固定化细胞2－3h，细菌基本上被杀死，而酵母细胞功能不受影响，当PH2．4时，对酵母细胞影响较大，而PH2．0时，酵母细胞严重受损，大部分死亡。