低劣生物质制备生物甲烷的研究进展与展望

我国低劣生物质种类丰富、总量巨大,其中每年产生的城市垃圾、秸秆、禽畜粪便等低劣生物质达到3×109t之多,大量的原料基础为我国生物甲烷开发和利用提供了良好的条件。本文介绍低劣生物质制备生物甲烷在我国的发展现状,发展存在的问题和对策,重点介绍以生物甲烷为核心的一种可以使生物甲烷更加清洁高效、利用全面的环保型能源产业新模式。最后通过能源产业链延伸对生物甲烷利用的广阔前景进行了展望。     

原位预处理甘蔗糖蜜对耐高温酿酒酵母突变株Saccharomyces cerevisiae AQ生产乙醇的影响

【目的】探讨和分析原位预处理糖蜜促进酿酒酵母生长和乙醇生产的原因,开发一条绿色、低成本糖蜜乙醇生产途径。【方法】先在不同温度和初始糖浓度条件下,考察酿酒酵母原始菌株Saccharomyces cerevisiae A及其突变株Saccharomyces cerevisiae AQ的生长和乙醇生产性能差异,再以原位预处理前后糖蜜为发酵底物,测定突变株Saccharomyces cerevisiae AQ在不同培养基中的生长量、出芽率、乙醇产量、胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力,研究原位预处理糖蜜对其生理特性的影响。【结果】在高温发酵糖蜜过程中,突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A表现出更好的生长和乙醇发酵稳定性。当以原位预处理糖蜜作为Saccharomyces cerevisiae AQ唯一碳源时,其胞内SOD酶、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力较以糖蜜原料为唯一碳源时分别提高2.51倍,0.92倍,1.80倍和1.45倍,乙醇收率为31.07%,较以糖蜜原料为唯一碳源时提高36.26%。【结论】突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A更适用于糖蜜发酵生产乙醇体系,且新型的原位预处理方法能通过增强Saccharomyces cerevisiae AQ在糖蜜培养基中的呼吸作用,提高菌株活力,从而进一步提高乙醇收率。     

基于离散萤火虫算法的近红外波长优选方法研究

近红外光谱数据量大,需要进行压缩,以降低建立光谱校正模型的计算复杂度,提高模型精度和稳健性。为此,提出了一种基于离散萤火虫算法(discrete firefly algorithm)的近红外光谱波长变量筛选方法。首先采用蒙特卡罗方法剔除异常值,并应用Kennard-Stone法进行校正样本的选择。对通用萤火虫算法进行离散化处理,改进了吸引度的自适应公式,在移动公式中增加了牵引权重,以适应离散化处理的影响和优化算法,并在离散萤火虫算法中加入精英保留策略,加快算法的收敛速度。实验中找到DFA算法中的各项参数中的最佳值。通过离散萤火虫算法优选波长变量,建立发酵液中丁二酸含量的近红外光谱偏最小二乘回归(partial least squares regression)校正模型。与标准遗传算法(genetic algorithm)优选波长方法进行了比较。结果显示,基于离散萤火虫算法的波长优选方法所建立的PLS校正模型,其校正集的相关系数(R2_c)为0.986,RMSEC为0.409,预测集的相关系数(R2_p)为0.969,RMSEP为0.458,模型稳健性和精度都要优于全光谱建模以及遗传算法波长优选方法。显示了DFA在近红外光谱数据筛选方面的优越性。     

基于关键酶表达的发酵调控与分子改造策略对E.coli产丁二酸的影响

考察E.coli JM001及其重组菌株E.coli JM002生物发酵生产丁二酸的性能。E.coli JM001在两阶段发酵产丁二酸过程中通过在有氧培养阶段添加乙酸钠,即可提高丁二酸的生产能力,厌氧阶段的丁二酸收率可达84%,但会有较多的副产物乙酸和丙酮酸积累。以E.coli JM001为出发菌株,敲除其磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC)并导入来源于枯草芽孢杆菌的磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)基因,构建了重组菌株E.coli JM002,该重组菌株在两阶段发酵的有氧培养过程中不需添加乙酸钠,转厌氧后菌株也具有转化葡萄糖合成丁二酸的能力,丁二酸收率可达86%,副产物积累很少。     

废弃芦蒿秸秆多组分分离提取工艺设计及优化

芦蒿秸秆是一种农业废弃物,因其富含纤维素、半纤维素、木质素和其他成分而具有巨大的资源潜力。以芦蒿秸秆为原料,系统研究了芦蒿秸秆中的黄酮类物质和木质纤维素三组分的分离方法。首先采用乙醇溶液回收黄酮组分;然后采用微波乙醇法对芦蒿秸秆进行脱木质素预处理,同时使用Na OH溶液溶解并结合醇沉过程回收半纤维素;最后使用酸性亚氯酸钠溶液提纯纤维素。在最优条件下,黄酮提取率达到1. 61%;木质素、半纤维素、纤维素的回收率分别达到59. 34%、72. 94%、80. 64%;纤维素经两次提纯处理后纯度高达93. 8%。该分离方法为芦蒿秸秆的综合利用提供了一条可行的路线。     

非粮生物质制备生物基丁二酸的研究进展

丁二酸(Succinic acid)是重要的碳四平台化合物,拥有巨大的潜在市场需求量。随着能源危机和粮食安全问题的日益严重,利用非粮生物质原料提高生物基丁二酸的竞争力成为研究的热点。文中从生产菌种的选育、非粮生物质原料的利用与产物提取3个方面对国内外相关研究进展进行综述,最后探讨该领域中所面临的问题与研究方向,并展望其发展前景。     

纤维素水解液厌氧发酵产丁二酸发酵液中有机酸和混合单糖的测定

对于以纤维素类原料(玉米皮)水解糖液作碳源厌氧发酵制备丁二酸的发酵液,利用Aminex HPX-87H(300 mm×7 8 mm i.d., 5 μm)离子排斥色谱柱及折光示差检测器检测,以0 005 mol/L H2SO4溶液(pH 2 0)作流动相,在流速为0 6 mL/min,柱温为55 ℃时对发酵液进行检测,16 min内能将发酵液中甲酸、乙酸、丁二酸、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖完全分离定量.6种物质线性相关系数均大于0 999,方法的回收率为99 3%～102 1%;RSD为0 6%～1 6%.本方法能够简便、快速测定丁二酸发酵体系中有机酸及单糖的含量.     

生物制造研究进展

近年来,生物制造(Biological Manufacturing)已成为社会可持续发展的重要途径。合成生物学等生物技术的飞速发展大大提高了生物质原料的利用效率,改善了人工合成生物催化剂性能,为生物制造在医药、材料及燃料化学品领域的应用奠定了良好的基础。本文从医药、材料、燃料化学品方面介绍生物技术的进步给生物制造带来的变革,并对合成生物学在生物制造领域的应用进行展望。     

Actinobacillus succinogenes NJ113利用乳清厌氧发酵制备丁二酸

考察产琥珀酸放线杆菌(A. succinogene)NJ113利用乳清作为C源厌氧发酵对菌体生长和产丁二酸能力的影响.结果表明:A.succinogenes NJ113能够充分利用乳糖进行发酵合成丁二酸.当乳清质量浓度为70g/L(以乳糖计)时,丁二酸质量浓度最高达48.44g/L.以乳清为发酵底物,当酵母膏添加量为6g/L时,丁二酸产量达到48.47g/L,与酵母膏添加量为10g/L时的丁二酸产量基本相当.以干酪乳清作为C源进行发酵制备丁二酸,与葡萄糖发酵结果相比,丁二酸产量为47.5g/L,质量收率为67.9%,比葡萄糖发酵低9.6%,同时副产物乙酸较多,丁二酸与乙酸的质量比值较低.