响应面法优化海带酸水解预处理工艺

采用响应面法优化酸水解海带预处理的工艺条件。在对硫酸浓度、水解时间、底物浓度、水解温度4个因素进行单因素试验基础上,以还原糖得率为响应值,以Box-Behnken中心组合设计方法,建立预处理工艺参数的回归模型,利用软件Design-Expert 7.1.6作响应曲面分析,得出海带预处理理论最佳工艺参数;对理论参数进行了平行试验验证及校正,得到最优工艺参数:酸浓度为0.48 mol/L,底物浓度为8%,水解时间为43 min,水解温度为120℃,在此条件下还原糖得率为25.47%。通过验证可知,建立的数学模型能够较好地预测试验结果。     

马尾藻发酵生产生物乙醇的两步法糖化预处理

马尾藻是典型的大型褐藻,含有大量的碳水化合物,通过糖化处理后能够用于生物乙醇的发酵生产。研究了马尾藻的两步水解方法,优化了两步水解法中酸水解和酶水解的最适水解条件。试验发现在料液比为6%(w/v),H2SO4浓度1.5%(v/v),时间40 min,温度为120℃的水解条件下马尾藻的第1步酸水解效率可以达到(31.05±0.32)%(w/w)。进一步用海藻酸盐裂解酶进行第2步水解,最适水解条件:料液比5%(w/v)、酶用量0.0025%(w/v)、时间2 h,第2步酶水解后马尾藻的水解效率可以在第1步水解的基础上提高9.68%(w/w)。最终两步法的总水解效率可以达到38%～40%(w/w),达到理论产量的89%。用工业酿酒酵母R1-11对水解液进行发酵实验,在未优化发酵条件的情况下每千克马尾藻生产乙醇60.75 g,当水解液补充1%(w/v)(NH4)2SO4时乙醇的产量可以达到每千克马尾藻生产乙醇91.9 g。     

响应面法优化甘露醇产丁醇的发酵条件

以褐藻的主要成分甘露醇为底物,利用丙酮丁醇梭菌ATCC824发酵生产丁醇。采用Plackett-Burman（P-B）和Box-Behnken优化发酵条件。在Plackett-Burman实验设计时,考察牛肉膏、酵母浸粉、胰蛋白胨、乙酸铵、 KH2PO4、MgSO4?7H2O、FeSO4?7H2O、接种量、发酵温度、初始pH值这10个因素对丁醇产量影响,筛选出影响丁醇发酵的重要参数是发酵温度、初始pH值、乙酸铵浓度,利用Box-Behnken设计确定最优发酵条件为发酵温度37.3 ℃、初始pH值6.38、乙酸铵浓度2.82 g/L。数学模型分析预测最大丁醇产量为8.47 g/L。经实验验证表明,在优化条件下的丁醇产量平均值达到8.52±0.55 g/L。这说明利用统计学方法优化甘露醇的丁醇发酵条件是有效的。     

海带生物质酸水解条件优化及其乙醇发酵研究

采用稀硫酸对海带进行预处理,对酸浓度、水解时间、水解温度、底物浓度4个单因素进行单因素试验分析,再通过4因素3水平正交试验对预处理条件进行优化,最终确定最佳水解条件为:酸浓度2％(v/v)、水解时间60 min、水解温度121℃、底物浓度5％,还原糖得率为22.7％±0.27％.接入毕赤酵母(Pichia angophorae ATCC22304)发酵,乙醇的最大产量为1.58 g/L,乙醇得率为0.415 g乙醇/g还原糖,是理论得率的81.3％.试验结果表明,毕赤酵母可以有效水解海带液中的还原糖以进行细胞生长和乙醇发酵.     

棕榈发酵细菌(Zymobacter palmae)利用海带不同组分发酵产乙醇研究

以海带中含有的不同糖类为碳源,利用棕榈发酵细菌进行乙醇发酵研究,结果显示,Z.palmae可以直接利用甘露醇、葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、昆布淀粉为碳源发酵产乙醇,最大乙醇产量分别为6.92g/L、5.86 g/L、4.72g/L、5.34g/L、6.16g/L,相应乙醇转化率分别为0.346g、0.293g、0.236g、0.267g、0.308g乙醇/g底物;但是,Z palmae不能在以褐藻酸、褐藻糖胶、甘露糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、肌醇为唯一碳源的培养基上正常生长.