細菌酒精發(fā)酵研究現(xiàn)狀綜述

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1、細菌酒精發(fā)酵現(xiàn)狀摘要：假單胞菌屬的一些細菌與酵母菌酒精發(fā)酵的途徑不同，即按ED途徑進行酒精發(fā)酵。運動發(fā)酵單胞菌(z.mobilis)是201比紀70年代以來作為可能代替酵母進行酒粘發(fā)酵菌種而廣泛研究的對象。于酵母菌相比冇其優(yōu)勢：發(fā)酵溫度比酵母菌高，對糖的發(fā)酵速度及利用率均高于酵母菌,可提高生產(chǎn)周期和原料利用率,且發(fā)酵不需通氣，設(shè)備較簡單，冇利于連續(xù)發(fā)酵、無載體固定化等先進工藝來降低成木。運動發(fā)酵單胞菌要求的發(fā)酵pH較髙，在6.5左右。關(guān)鍵詞：細菌，發(fā)酵，酒粘研究方向：菌種的改良，通過誘變或基因工程選育優(yōu)良菌株。工藝的研究，間歇式發(fā)酵，連續(xù)式發(fā)酵，混

2、合發(fā)酵。工藝控制的研究，溫度，PH值，底物濃度，酒精濃度。底物的研究，薯干，玉米，高粱，人米等。1.菌種的選育與改良運動發(fā)酵單胞耐酸菌株的誘變篩選。ci.原始菌種:ZymomonasmobilisATCC31821，由江南大學(xué)生物【?.程學(xué)院生物資源研究室保藏.，通過酸性平板篩選，在實驗室保藏的運動發(fā)酵單胞菌屮,得到一株能在pH4.5時進行酒粕發(fā)酵的菌株，其酒粋產(chǎn)量為66.7g/L,與原菌株在pH6.5時的相同.通過單因素實驗和正交實驗，對該菌在酸性條件下的酒精發(fā)酵條件進行了優(yōu)化.結(jié)果表明,在發(fā)酵溫度為30?35°C,pH4.5,初糖質(zhì)冕濃度150

3、g/L,酵母膏質(zhì)量濃度4g/L,蛋白腺質(zhì)最濃度為2g/L時，該菌的酒精產(chǎn)量達到最大，為71.7g/Lob.pH對乙醇發(fā)酵影響很大，運動發(fā)酵單胞菌雖然可以在較低的pH值條件下發(fā)酵，但只能耐受4.5左右的pH,在pH為6.5時發(fā)酵易受雜菌污染.因此,酸性環(huán)境下的無高溫滅菌發(fā)酵成為細菌酒精發(fā)酵工業(yè)化的一個障礙.如果采用耐酸性細菌,可在糖化醪制備完成后直接用于發(fā)酵，而無需調(diào)節(jié)pH,既降低了成木又簡化了工藝，為細菌酒精發(fā)酵的丁業(yè)化奠定基礎(chǔ)。通過對運動發(fā)酵單胞菌原始菌椒ZM6)的耐酸馴化、紫外誘變、小型初篩和復(fù)篩,獲得一株耐酸突變菌株ZM62322.,通過突變

4、菌株與出發(fā)菌株以及酵母發(fā)酵性能的比較表叨ZM62322的發(fā)酵蔗汁性能顯著優(yōu)于ZM6菌株和工業(yè)生產(chǎn)乙醇的酵母，其最終乙醇質(zhì)量濃度為56.64g?L-1，比ZM6菌株的52.18g?L-1提高了4.46g?L-1，而且最終乙醇質(zhì)量濃度、總糖出灑率、總糖利用率均比酵母高岀約10%.通過正交試驗對該耐酸菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基進行優(yōu)化并進行驗證,發(fā)現(xiàn)含250g?L?1總糖、10g?L?1酵母膏、2g-L-1KH2PO4、0.5g?L-1(NH4)2SO4、1g?L-lMgSO4?7H2O,pH5.5的培養(yǎng)基最有利于ZM62322的發(fā)酵，發(fā)酵時間短，產(chǎn)乙醇多，c,把

5、地衣型芽淪桿菌淀粉酶基因，糖化酶基因克隆進PKT210并于質(zhì)粒PGN86結(jié)合再導(dǎo)入運動發(fā)酵單細菌，就可使其直接利用淀粉了。2.發(fā)酵工藝及條件研究A.將生產(chǎn)上常用的糖化菌(Asp.niger3.4309)與酒精產(chǎn)生菌(Z.mobi1is)共同固定在海藻酸鈣凝膠中，以淀粉為原料進行固定化細胞酒粹發(fā)酵實驗，當PH為5.0?5.5,溫度為30°C?33°(?時乙醇產(chǎn)率最高(Yp/s可達0.39)。而淀粉濃度、通氣最對共固定化細胞酒精發(fā)酵冇顯著彩響，二者存在著較強的交互作用，在發(fā)酵過程中根據(jù)淀粉粘度情況調(diào)節(jié)通氣量將冇助于提高乙醇產(chǎn)率。B,酒精生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生

6、了大量的酒糟廢液。若不進行適當處理，將會對環(huán)境造成嚴重的污染。研究了酒糟直接回流、酒糟濾液回流和酒糟離心回流的情況以及不同的營養(yǎng)組介對細菌酒精全回流發(fā)酵的彩響。結(jié)果衣明:過濾后的酒糟廢液，代替原來的拌料用水,循環(huán)用于酒精生產(chǎn),可以實現(xiàn)酒糟的全回流。在回流發(fā)酵進行了八批后，灑梢產(chǎn)量穩(wěn)定在67.1g/L以上比沒冇回流時的65.2g兒略冇提高。而在回流中，并不需要每次都添加氮源，這樣可以減少發(fā)酵有害物質(zhì)的積累，有利于實現(xiàn)酒糟濾液全冋流。B,對菌種:ZymomonasmobilisATCC31821(山江南大學(xué)生物工程學(xué)院生物資源研究室保藏.)，超過I15

7、g/L的乙酸就會對細菌的發(fā)酵產(chǎn)牛較強的抑制。當過多的酸擴散到細胞內(nèi)部,高濃度的H+增加了質(zhì)子泵的負荷，由于細胞內(nèi)部沒有足夠的ATP水解酶和能量庫,質(zhì)子泵就不能完成運輸人雖H+的任務(wù)，這種平衡就會被破壞。最后的結(jié)果是，過多的酸使細胞質(zhì)酸化，導(dǎo)致細胞受到抑制或引起細胞死亡?？啡l(fā)生氧化反應(yīng)，形成了對酒精發(fā)酵抑制作用較小的物質(zhì)II夫喃乙酸，同時乙醛和廿油也會通過還原反應(yīng)生成乙醇，在較低的糠醛濃度(0?210”L)lit,糠醛可能阻止了酒精的氧化反應(yīng)，而使酒精產(chǎn)量有所提高。但是當糠醛濃度高于410g/L時,過多的糠醛抑制了細菌酒精發(fā)酵。在pH為4.5時，

8、酒精產(chǎn)量達到最人值，糖利用率也與最大值相接近。酵母膏、蛋白豚為細菌的生氏提供了冇機氮源和營養(yǎng)因子.但是,濃度過高也不利于乙