細(xì)菌酒精發(fā)酵研究現(xiàn)狀綜述.doc

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1、細(xì)菌酒精發(fā)酵現(xiàn)狀摘要：假單胞菌轉(zhuǎn)的一共細(xì)菌與酵母菌酒精發(fā)酵的途徑不同,即按ED途徑進(jìn)行酒精發(fā)酵。運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌(z.mobilis)是20世紀(jì)70年代以來(lái)作為可能代替酵母進(jìn)行酒粘發(fā)酵菌種而廣泛研究的對(duì)象。于酵母菌相比有其優(yōu)勢(shì)：發(fā)酵溫度比酵母菌高，對(duì)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(jiǎn)單，有利于連續(xù)發(fā)酵、無(wú)載體固定化等先進(jìn)工藝來(lái)降低成本。運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌要求的發(fā)酵pH較高，在6.5左右。關(guān)鍵詞：細(xì)菌,發(fā)酵，酒精研究方向：菌種的改良，通過(guò)誘變或基因丁稈選冇優(yōu)良菌株。工藝的研究，間歇

2、式發(fā)酵，連續(xù)式發(fā)酵，混合發(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，大米等。幾菌種的選育與改良運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞耐酸菌株的誘變篩選。Q.原始菌種:ZymonionasmobilisATCC31821，由江南人學(xué)生物丁.稈學(xué)院生物資源研究室保藏.，通過(guò)酸性平板篩選，在實(shí)驗(yàn)室保藏的運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌屮,得到一株能在pH4.5時(shí)進(jìn)行灑精發(fā)酵的菌株，其酒精產(chǎn)量為66.7g/L,與原菌株在pH6.5時(shí)的相同.通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)該菌在酸性條件下的酒精發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化.結(jié)果表明,在發(fā)酵溫度為30

3、?35°C,pH4.5,初糖質(zhì)量濃度150g/L,酵母膏質(zhì)量濃度4g/L,蛋白月東質(zhì)量濃度為2g/L時(shí)，該菌的酒精產(chǎn)量達(dá)到最尢為71.7g/Lob.pH對(duì)乙醉發(fā)酵影響很人，運(yùn)動(dòng)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(shí)發(fā)酵易受雜菌污染.因此,酸性環(huán)境下的無(wú)高溫滅菌發(fā)酵成為細(xì)菌酒精發(fā)酵工業(yè)化的一個(gè)障礙.如果采用耐酸性細(xì)菌，可在糖化醪制備完成麻直接用于發(fā)酵，而無(wú)需調(diào)節(jié)pH,既降低了成木又簡(jiǎn)化了T藝，為細(xì)菌酒精發(fā)酵的T業(yè)化奠定基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌原始菌株(ZM6)的耐酸馴化、紫外

4、誘變、小型初篩和復(fù)篩，獲得一株耐酸突變菌株ZM62322.,通過(guò)突變菌株與出發(fā)菌株以及酵母發(fā)酵性能的比較表明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，而且最終乙醉質(zhì)量濃度、總糖出酒率、總糖利用率均比酵母高出約10%.通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)該耐酸菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化并進(jìn)行驗(yàn)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、Ig?L?lMgS

5、O4?7H2O,pH5.5的培養(yǎng)基最有利于ZM62322的發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間短，產(chǎn)乙醇多，c,把地衣型芽泡桿菌淀粉酶基因，糖化酶基因克隆進(jìn)PKT210并于質(zhì)粒PGN86結(jié)合再導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單細(xì)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?mobills)共同固定在海藻酸鈣凝膠屮，以淀粉為原料進(jìn)行［古I定化細(xì)胞酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，當(dāng)PH%5.0?5.5,溫度為30°C?33°C時(shí)乙醉產(chǎn)率最高(Yp/s可達(dá)0.39)0而淀粉濃度、通氣量對(duì)共固定化細(xì)胞酒精發(fā)酵冇顯

6、著影響，二者存在著較強(qiáng)的交互作用，在發(fā)酵過(guò)程中根據(jù)淀粉粘度情況調(diào)節(jié)通氣量將有助于提高乙醉產(chǎn)率。B,酒精生產(chǎn)過(guò)程屮，產(chǎn)生了大量的酒糟廢液。若不進(jìn)行適當(dāng)處理，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。研究了酒糟頁(yè)接冋流、酒糟濾液冋流和酒糟離心I叫流的情況以及不同的營(yíng)養(yǎng)組合對(duì)細(xì)菌酒精全冋流發(fā)酵的影響。結(jié)果表明:過(guò)濾后的酒糟廢液,代替原來(lái)的拌料用水，循環(huán)用于酒精生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)酒糟的全冋流。在冋流發(fā)酵述行了八批后，酒精產(chǎn)最穩(wěn)定在67.1g兒以上，比沒(méi)有I叫流時(shí)的65.2g兒略有提高。而且在冋流屮，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

7、，有利于實(shí)現(xiàn)酒糟濾液全冋流。B,對(duì)菌種:ZymomonasmobilisATCC31821（由江南大學(xué)生物工程學(xué)院生物資源研究室保藏.），超過(guò)I15g/L的乙酸就會(huì)對(duì)細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制。當(dāng)過(guò)多的酸擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)部,高濃度的H+增加了質(zhì)了泵的負(fù)荷，由于細(xì)胞內(nèi)部沒(méi)有足夠的ATP水解酶和能量庫(kù),質(zhì)了泵就不能完成運(yùn)輸大量H+的任務(wù)，這種平衡就會(huì)被破壞。最品的結(jié)果是，過(guò)多的酸使細(xì)胞質(zhì)酸化，導(dǎo)致細(xì)胞受到抑制或引起細(xì)胞死亡?？啡?huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，形成了對(duì)酒精發(fā)酵抑制作用較小的物質(zhì)咲喃乙酸，同時(shí)乙醛和甘油也會(huì)通過(guò)還原反應(yīng)生成乙醉，在較低的

8、糠醛濃度（0?210g/L）時(shí)，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(dāng)糠醛濃度高于410g/L時(shí),過(guò)多的糠醛抑制了細(xì)菌酒精發(fā)酵。在pH為4.5時(shí),酒精產(chǎn)量達(dá)到最大值，糖利用率也與最大值相接近。酵母膏、蛋白豚為細(xì)菌的生長(zhǎng)提供了有機(jī)氮源和營(yíng)養(yǎng)因子.但是,濃度過(guò)高也不利于乙M