国家自然科学基金(20976072)
- 作品数：8 被引量：9H指数：2
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- 相关领域：化学工程生物学轻工技术与工程石油与天然气工程更多>>
- 丁酸胁迫耦联丙酮丁醇梭菌-酿酒酵母混合培养强化丁醇发酵性能
- 2016年
- 为改善丁醇发酵性能,提出丁酸胁迫与丙酮丁醇梭菌-酿酒酵母混合培养体系协同作用的新型丁醇发酵优化控制策略。7 L发酵罐中,在溶剂生产期(24 h)添加4.0 g/L-broth的丁酸浓缩液和0.2 g-DCW/L-broth的酿酒酵母进行发酵,丁醇浓度、丁醇/丙酮比和总溶剂生产效率与对照相比分别提高35%、43%和79%,达到15.74 g/L、2.83和0.52 g/L/h的最高水平。若将精馏后溶剂混合物作为高效柴油添加剂,柴油添加剂中B∶A∶E比例可达74∶17∶9(w/w)的高水平,产品质量获得显著改善。试验及分析阐明该优化控制策略可大幅诱发赖氨酸的分泌及在梭菌中的吸收/利用,提高梭菌对高丁醇浓度环境的耐受能力,促进丁醇合成;可强化梭菌对底物利用的竞争能力、提高电子往复穿梭传递系统中还原力再生速率、产生更多用于丁醇合成的NADH。两者的协同作用大幅提高了丁醇发酵的整体性能。
- 何珍妮盖来兵罗洪镇张敬书赵艳丽段作营史仲平
- 关键词：丁醇丙酮丁醇梭菌丁酸NADH
- 丙丁梭菌/酿酒酵母混合培养耦联乙酸外添强化丙酮合成─侧重LCA的ABE发酵
- 2015年
- 提出梭菌/酵母混合培养耦联乙酸外添体系强化丙酮合成的ABE发酵新策略,可以同时强化丁醇特别是丙酮的合成。与对照组相比,外添化学合成乙酸时,丁醇、丙酮质量浓度和丙酮/丁醇质量比分别达到13.91、8.27 g/L和0.59,增幅分别为19.6%、41.1%和18.0%;外添廉价的乙酸发酵上清液时,相应的发酵指标达到14.23、8.55 g/L和0.60,增幅分别为22.4%、46.0%和20.0%,发酵原料成本降低、丙酮发酵生产的可行性提高。结果表明,该发酵策略可刺激有利于梭菌生存和丁醇合成的4种氨基酸的分泌;可以在保证丁醇正常合成的前提下,适度抑制NADH再生、降低细胞能量周转、强化丙酮生物合成,进而显著改善了ABE发酵性能。
- 陈锐盖来兵罗洪镇张敬书赵艳丽段作营史仲平
- 关键词：丙酮乙酸NADH
- 木薯和玉米原料丁醇发酵中丁醇丙酮质量比的图论理论计算及其验证被引量：1
- 2013年
- 在丁醇发酵产溶剂阶段,乙酸和丁酸的生成途径、消耗途径同时存在,各自形成一个闭环路径。本研究利用图论对丁醇发酵中丁醇丙酮质量比进行了理论计算,并对以木薯和玉米为原料的丁醇发酵进行了模拟计算,结果表明:丁酸闭环路径(L2环)的代谢强度是影响丁醇丙酮质量比的主要因素,并且L2环的代谢强度越弱,丁醇丙酮质量比越高;与玉米原料丁醇发酵相比,木薯原料发酵的m(丁醇)/m(丙酮)提高了16.7%。实验结果证实了以上计算结果:在传统发酵、油醇萃取发酵和生物柴油萃取发酵中,以木薯(适时添加酵母浸粉)为原料的发酵批次与以玉米为原料的发酵批次相比,由于其丁酸闭环路径代谢强度较弱,相应发酵方式下丁醇丙酮质量比分别提高了12.9%、61.4%和6.7%,而且两种原料相应发酵方式的丁醇总产量和生产效率基本持平。另外,高丁醇丙酮质量比的木薯发酵所得改良型生物柴油中丁醇浓度与玉米发酵的相比提高了16%,性能得到进一步提高。
- 李乐李志刚李鑫史仲平
- 关键词：木薯图论
- 限制葡萄糖、葡萄糖/乙酸双底物条件下自由控制丙丁梭菌ABE发酵丙酮浓度和丙酮/丁醇比被引量：1
- 2016年
- 提出一种可以提高和自由控制丙丁梭菌ABE发酵丙酮浓度与丙酮/丁醇比的方法。（1）通过控制糖化酶用量、反应时间和温度调节玉米培养基初始葡萄糖浓度,使发酵进入到产溶剂期后,残留葡萄糖浓度降至接近于0 g/L的水平;（2）在葡萄糖受限的条件下,诱导丙丁梭菌合成分泌糖化酶,分解寡糖,将葡萄糖维持于低浓度,进而限制梭菌胞内糖酵解途径的碳代谢和NADH生成速度。与此同时,外添乙酸形成葡萄糖/乙酸双底物环境。在能量代谢基本不受破坏、丁醇未达到抑制浓度的条件下,适度抑制丁醇生产,有效地利用外添乙酸强化丙酮合成;（3）在外添乙酸的基础上,添加适量酿酒酵母,形成丙丁梭菌/酿酒酵母混合发酵体系,提高梭菌对高丁醇浓度的耐受能力。整个发酵体系可以将丙酮浓度和丙酮/丁醇比自由控制在5~12 g/L和0.5~1.0的水平,最大丙酮浓度和丙酮/丁醇比达到11.74 g/L和1.02,并可维持丁醇浓度于10~14 g/L的正常水平,充分满足工业ABE发酵对于丙酮和丁醇产品的不同需求。
- 王浩张敬书丁健罗洪镇陈锐史仲平
- 关键词：丙酮丁醇梭菌葡萄糖乙酸
- 提高丁醇萃取发酵耦联生产改良型生物柴油过程中萃余液回用效率的研究被引量：1
- 2011年
- 利用少量廉价的萃取剂-正辛醇(正辛醇/萃余液体积比0.2:1)对萃余液中的丁醇进行萃取,萃余液中56%的残余丁醇可被回收,总丁醇得率提高了38%。萃余液经活性炭(3%,w/v)处理后,在100%回用拌料条件下一批次发酵能够正常进行。萃取发酵条件下,反复全回用萃余液5次,萃取发酵性能可以保持稳定。为丁醇萃取发酵耦联生产改良型生物柴油过程中萃余液的全回用提供了一种新型、低成本和绿色环保的方法。
- 张书敏郑钧屏李志刚段作营史仲平
- 关键词：丁醇发酵废液回用生物柴油
- 乙、丁酸添加条件下丁醇发酵图论模型的构建
- 2014年
- 有机酸代谢途径在丁醇发酵过程中具有重要的作用,对细胞内碳流的分配和产物的合成影响显著。在7 L厌氧发酵罐中,进行了间歇添加乙酸或丁酸的发酵实验。结果表明,乙、丁酸的添加显著提高了总溶剂的生产效率,分别提高了47.1%和39.2%;此外,丁醇/丙酮比在添加丁酸的批次中提高了21.7%,在添加乙酸的批次中降低了16.2%;厌氧瓶中的发酵实验也证实了以上结果。有机酸代谢计算的结果表明,乙、丁酸的添加基本上阻断了相应有机酸闭环的吸收途径。基于相关报道和代谢计算结果,构建了针对乙、丁酸添加批次的图论模型,并利用该模型对不同发酵条件下的溶剂浓度和丁醇/丙酮比进行了计算。结果表明,该模型很好地预测了实验结果,合理地构建了乙、丁酸添加批次的信号传递线图。
- 李志刚李鑫史仲平
- 关键词：模型构建图论生产效率丁醇
- 原料碳氮比对丁醇发酵两阶段发酵性能的影响被引量：4
- 2014年
- 在丙酮丁醇发酵的产酸期和产溶剂期两阶段,向葡萄糖质量浓度固定的培养基中添加不同质量浓度酵母浸粉,比较了不同碳氮比培养下的丙丁梭菌在相应阶段产气、耗糖、产有机酸、发酵相转型和产溶剂等发酵性能的差异.结果表明,在产酸期,适中的碳氮比（46.7-93.4 mol/mol）能够保证菌体以正常速度生长,不至于过分刺激或是抑制有机酸的合成,使发酵顺利完成相转型,有利于缩短发酵周期;在产溶剂期,较高的碳氮比（93.4-186.7 mol/mol）可以有效抑制副产物溶剂丙酮和乙醇的积累,且保持丁醇产量达到12g/以上,从而获得较高的丁醇/总溶剂比例.继而再利用玉米粉、木薯粉和豆饼粉3种含碳氮比差异较大的生物质原料进行丙酮丁醇发酵,验证了上述关于原料碳氮比对丁醇发酵各阶段发酵性能影响效应的结论.
- 李鑫李志刚史仲平
- 关键词：丙酮丁醇梭菌
- 酵母浸粉刺激以木薯为原料的丁醇生产的发酵相转型被引量：2
- 2011年
- 在7L静态厌氧发酵罐下,使用"非粮"作物木薯替代玉米淀粉开展丁醇发酵。无论是传统发酵还是油醇萃取发酵,木薯粉丁醇发酵的性能均远不及以玉米淀粉为原料时的水平,主要体现在发酵产酸相向溶剂生产相的转型严重迟延或无法转型、发酵时间长、丁醇生产效率低。实验结果表明,当发酵相转型迟延出现后,添加2.5g/L的酵母浸粉,可以刺激丁酸/乙酸向丁醇/丙酮的转化、转型延迟时间缩短10～30h左右。在此条件下,传统和萃取发酵方式下的丁醇总产量分别达到12.95g/L和29.81g/L,丁醇生产效率与使用玉米淀粉为原料时基本持平。
- 郑钧屏李志刚李鑫李乐史仲平
- 关键词：丁醇发酵木薯玉米淀粉
