• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      小麥淀粉廢水發(fā)酵生產(chǎn)丁醇

      2015-11-11 07:04:07潘賀鵬顧秋亞余曉斌
      生物加工過程 2015年3期
      關(guān)鍵詞:丁醇酵母粉木薯

      潘賀鵬,羅 瑋,顧秋亞,余曉斌

      (江南大學(xué) 生物工程學(xué)院 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點實驗室,江蘇 無錫 214122)

      小麥淀粉廢水發(fā)酵生產(chǎn)丁醇

      潘賀鵬,羅 瑋,顧秋亞,余曉斌

      (江南大學(xué) 生物工程學(xué)院 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點實驗室,江蘇 無錫 214122)

      為降低丁醇發(fā)酵的生產(chǎn)成本,以工業(yè)廢棄物小麥淀粉廢水為輔料,在分析廢水組成的基礎(chǔ)之上補加適當(dāng)營養(yǎng)成分發(fā)酵生產(chǎn)丁醇。選取對丁醇發(fā)酵影響最大的木薯濃度、N源種類、N源濃度、無機鹽和原料處理方式等因素分別進行考察。結(jié)果表明:對于低濃度廢水,添加70g/L木薯、2g/L酵母粉、1g/L K2HPO4,原料糊化水解,能夠獲得較好的搖瓶發(fā)酵效果,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量最高可分別達到14.72和22.65g/L。在7 L發(fā)酵罐水平上,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量也分別能達到13.51和23.13g/L。最終,利用生物柴油進行萃取發(fā)酵,其溶劑水平得到進一步提高,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量可分別達到15.13和29.38g/L。

      小麥淀粉;廢水;丁醇;萃取發(fā)酵

      在小麥淀粉加工過程中會產(chǎn)生大量高濃度酸性有機廢水,廢水主要成分為溶解性的淀粉、戊聚糖、灰分和少量蛋白質(zhì)。每年我國的小麥淀粉生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大約2.4×107t淀粉廢水,雖然淀粉廢水一般沒有毒性,但直接將廢水排放到環(huán)境水體中,不僅會造成水資源的浪費,而且會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。廢水的化學(xué)需氧量(COD)通常為1~30g/L,懸浮固體(SS)為1.5g/L[1],排放之前須經(jīng)過厭氧或者好氧處理(如上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)),將廢水中的COD降至0.15g/L以下才符合國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。目前,國內(nèi)外對廢水的綜合利用主要體現(xiàn)在單細胞蛋白[2]、食用菌、微生物絮凝劑[3]和生物農(nóng)藥等工業(yè)產(chǎn)品上,而利用淀粉廢水生產(chǎn)丁醇的研究報道并不多見。

      隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,人類對能源的需求日益增大。生物丁醇作為一種全新的綠色能源,具有生產(chǎn)條件溫和、操作簡單以及可以直接代替汽油使用等特點,這些優(yōu)勢使其逐漸成為人類的理想能源。但是,高成本是生物丁醇工業(yè)化的最大障礙,丁醇產(chǎn)量難以大幅度提高,造成了當(dāng)前相關(guān)研究只能局限于實驗室規(guī)模而難以投入生產(chǎn)[4]。若使用淀粉廢水為原料,能一定程度降低生產(chǎn)成本,在優(yōu)化后的廢水培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上再用液液萃取的方法,進一步降低有機溶劑對菌體的毒性,提高其產(chǎn)量。筆者將對小麥淀粉廢水生產(chǎn)丁醇進行研究,以期為此類廢水的利用提供新的思路。

      1 材料與方法

      1.1 菌種

      丙酮丁醇梭狀芽胞桿菌(Clostridium acetobutylicum)NU22,保藏于工業(yè)生物技術(shù)教育部重點實驗室。

      1.2 培養(yǎng)基

      TYA固體培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖40、酵母粉2、牛肉膏2、胰蛋白胨6、CH3COONH43、K2HPO40.5、MgSO40.2、FeSO4·7H2O 0.01、瓊脂20;pH自然,121℃滅菌30min。

      種子培養(yǎng)基:質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%玉米醪和玉米粉50g/L,100℃糊化30min;pH自然。

      玉米發(fā)酵培養(yǎng)基:質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%玉米醪和玉米粉70g/L,100℃糊化30min;pH自然。

      木薯發(fā)酵培養(yǎng)基:木薯粉70g/L,100℃糊化30min;pH自然。

      廢水培養(yǎng)基:質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%淀粉廢水,5%~10%木薯粉,加入高溫α-淀粉酶(酶用量為每克淀粉10 U)于沸水浴中液化30min,調(diào)節(jié)pH至7.0。

      小麥淀粉廢水取自江蘇聯(lián)海生物科技有限公司。

      1.3 方法

      1.3.1 厭氧培養(yǎng)方法

      小瓶實驗:將甘油管中保藏的種子置于100℃下水浴60 s,涂布在TYA固體平板上,平板放置在厭氧盒中,在側(cè)邊隔層放置厭氧袋,37℃厭氧培養(yǎng)24 h。待菌株生長至對數(shù)生長期,刮取較大的菌落接種到5%的種子培養(yǎng)基中,37℃培養(yǎng)24 h。將生長旺盛的種子按照8%的接種量接種到廢水發(fā)酵培養(yǎng)基中或者7%的玉米發(fā)酵培養(yǎng)基中,三角瓶需塞上發(fā)酵栓,發(fā)酵小瓶在瓶口插上排氣導(dǎo)管,出口水封,靜置培養(yǎng)。

      上罐實驗:菌種活化和種子制備過程同上,將生長至對數(shù)期的液體種子按照10%的接種量接種到5 L發(fā)酵罐中,向罐內(nèi)通入N2,在每次取樣前后再次通入N2,隔絕空氣靜置培養(yǎng)。

      1.3.2 小麥淀粉廢水分析方法

      水分含量測定用水分天平測定;淀粉含量測定參照文獻[5];粗纖維含量測定和灰分含量測定參照文獻[6];粗蛋白含量測定用定氮儀測定總含氮量,總含氮量×6.25折算為粗蛋白含量。

      1.3.3 木薯預(yù)處理

      將木薯去皮、粉碎、烘干,過40μm篩子,備用[7]。100℃糊化30min;90℃下液化水解20min,定容,pH調(diào)至6,121℃滅菌20min。

      1.3.4 殘?zhí)菧y定

      向1mL發(fā)酵液中加入10mL 2mol/L的鹽酸,沸水浴40min,確保溶液中的大分子多糖全部轉(zhuǎn)化為葡萄糖,然后蒸餾水定容至25mL,使用SBA-40E型生物傳感儀(山東省科學(xué)院生物研究所)對發(fā)酵液中殘余的葡萄糖進行定量測定。

      1.3.5 溶劑分析方法

      發(fā)酵液經(jīng)5 000r/min離心10min后,取上清液3mL,0.45μm微濾膜過濾,濾液采用GC-2010型氣相色譜儀(日本島津公司)進行檢測[8]。檢測器為火焰離子化檢測器(FID);色譜柱為PEG1701-30M(0.53 mm×1.0μm);進樣溫度為160℃;檢測溫度為250℃;柱溫為40℃(保溫3min)~180℃(保溫5min),升溫速率10℃/min;載氣為N2,流速為1.5mL/min;H2的流速47mL/min。

      1.3.6 生物柴油預(yù)處理方法

      生物柴油中含有水溶性有毒物質(zhì),并且會降低萃取效率,因此在使用前需進行水洗處理。在500mL三角瓶中按1∶1的體積比加入生物柴油和蒸餾水,置于搖床中,以200r/min的轉(zhuǎn)速振蕩混合2 h以上,然后靜置分層,利用分液漏斗進行兩相分離,油相作為萃取劑備用[9]。

      1.3.7 萃取發(fā)酵方法

      將生物柴油按照一定比例加入到裝有50mL發(fā)酵培養(yǎng)基的厭氧發(fā)酵小瓶中,待接過種之后,連接上輸氣管,末端置于水中液封。在37℃下培養(yǎng)至發(fā)酵終止,利用分液漏斗將油相和水相進行分離,分別測定兩相中的有機溶劑濃度。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 淀粉廢水分析結(jié)果

      淀粉廢水分析結(jié)果如表1所示。

      由表1可知:淀粉廢水中主要C源為淀粉和粗纖維,是可以被C.acetobutylicum NU22利用的C源,而蛋白質(zhì)含量較低,可以一定程度地補充N源。此種廢水的最大特點是pH較低,在此pH條件下微生物無法正常生長繁殖,需要將pH調(diào)節(jié)至中性左右。

      表1 低濃度淀粉廢水主要指標(biāo)Table 1 Main ingredients of starch wastewater with low concentration

      2.2 低濃度淀粉廢水中補加木薯原料發(fā)酵

      2.2.1 木薯預(yù)處理對發(fā)酵的影響

      低濃度廢水中淀粉的質(zhì)量濃度在20g/L左右,C源嚴(yán)重不足,需要向其中補加C源,選用木薯進行試驗。木薯經(jīng)過粉碎、過篩、糊化之后可能仍需要進一步的處理,因而對木薯的水解處理方式也進行了考察,同時向淀粉廢水中添加50g/L木薯以考察添加木薯對丁醇發(fā)酵的有效性,結(jié)果見表2。

      由表2可以看出:木薯在經(jīng)過糊化液化水解之后更容易被菌體利用,溶劑產(chǎn)量也進一步提高。這是由于該菌的淀粉酶活力有限,不足以將發(fā)酵液中的淀粉完全水解以滿足菌體生長的需求。殘?zhí)橇繑?shù)據(jù)恰好可證實這一點,木薯經(jīng)水解之后能夠被菌體更為徹底地利用。向低濃度小麥淀粉廢水中添加木薯,溶劑的產(chǎn)量也有很大幅度提升。這是由于廢水中匱乏C源,N源亦不能滿足需求,補加木薯在一定程度上緩解了這種需求。因此,確定了向廢水中補加木薯水解液的有效性。4個組別間pH的差異主要是由于培養(yǎng)基中N源物質(zhì)的匱乏,N源充足可順利實現(xiàn)有機酸向溶劑的轉(zhuǎn)型[10],若不足則殘留有大量酸,發(fā)酵液pH就偏低。由此可知,需要向培養(yǎng)基中補加N源。

      表2 木薯水解及添加水解物對溶劑產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of hydrolysis and adding of cassava on solvent production

      2.2.2 木薯質(zhì)量濃度對發(fā)酵的影響

      廢水培養(yǎng)基中木薯的添加量直接影響溶劑的產(chǎn)量,添加量不足則難以滿足菌體的生長需求,添加量過多則使殘?zhí)橇吭龃?,違背了廢物利用的初衷。因此,筆者就廢水木薯的最佳添加量進行了優(yōu)化,同時附帶考察菌體對糖的利用效率。分別以50、60、70、80、90和100g/L的純木薯淀粉以及添加廢水的上述組別進行丁醇發(fā)酵試驗,考察菌株利用木薯粉的發(fā)酵產(chǎn)溶劑性能,結(jié)果如圖1和圖2所示。

      由圖1可以看出:在純木薯發(fā)酵組中,隨著木薯粉質(zhì)量濃度的提高,丁醇的產(chǎn)量也同步提高,總?cè)軇┮渤尸F(xiàn)同步變化,直至木薯質(zhì)量濃度達到90g/L后開始出現(xiàn)下降趨勢。說明此時發(fā)酵液中糖濃度過高,已經(jīng)出現(xiàn)糖抑制現(xiàn)象。而對于廢水木薯混合發(fā)酵組來說,在50g/L的木薯時,相對于純木薯發(fā)酵,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量同比分別增加 37.74%和21.09%;隨著木薯濃度的增加,溶劑產(chǎn)量也是穩(wěn)步提升,直至高于80g/L時,二者產(chǎn)量才開始下降,丁醇及總?cè)軇┳罡弋a(chǎn)量分別達到13.06和19.94g/L。由上述結(jié)果可知,當(dāng)木薯質(zhì)量濃度低于80g/L時,廢水對發(fā)酵的促進作用最為明顯,在木薯質(zhì)量濃度達到80g/L時,C源已經(jīng)不是限制因素,而其他營養(yǎng)物質(zhì)成為主要限制因素,比如可以適量補加N源以進一步優(yōu)化培養(yǎng)。

      由圖2可知:在低于60g/L的木薯質(zhì)量濃度下,殘?zhí)橇枯^低,在70g/L之后,殘?zhí)橇恳恢奔眲≡黾?,木薯質(zhì)量濃度在達到80g/L以后,此時糖已經(jīng)開始有大量剩余,殘?zhí)橇窟_到了8.2g/L,雖然此時溶劑量最大,但殘?zhí)橇枯^高背離了筆者研究廢物利用的初衷。綜合考慮產(chǎn)量和殘?zhí)橇?,對于淀粉廢水中木薯添加量選擇70g/L的木薯質(zhì)量濃度作為最佳添加量。由圖1可知,廢水混合70g/L木薯用于發(fā)酵,相對于純木薯發(fā)酵而言,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量分別提高了 17.36%和 13.28%,殘?zhí)橇肯陆盗?0.77%,同時節(jié)約了工業(yè)用水。

      2.2.3 無機鹽對丁醇發(fā)酵的影響

      淀粉廢水中的各類無機鹽離子含量并非菌株生長的最適濃度,根據(jù)周燦燦[11]研究,Mg2+、磷酸鹽、Ca2+及Fe2+等無機鹽離子對丙酮丁醇發(fā)酵(ABE發(fā)酵)都有較為顯著的影響,故而對無機鹽離子進行優(yōu)化。分別對這幾種無機鹽選擇0.5X、X和1.5Xg/L的質(zhì)量濃度進行試驗,X為每一種鹽對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)濃度。FeSO4、K2HPO4、MgSO4和CaCO3對應(yīng)的X值分別為0.15、1.00、0.15和0.10g/L,每種無機鹽中的最高產(chǎn)量如表3所示。

      圖1 木薯質(zhì)量濃度對丁醇產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of cassava concentrations on butanol production

      圖2 發(fā)酵液中殘?zhí)橇縁ig.2 Amount of residual sugar in fermentation broth

      表3 無機鹽對溶劑產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of inorganic salt on solvent production

      從表3可以看出:只有K2HPO4對丁醇發(fā)酵有一定程度影響,其他種類的無機鹽影響都不大。而通過試驗可知,K2HPO4的添加量在1g/L左右時對丁醇發(fā)酵的正作用最佳。

      2.2.4 N源對發(fā)酵的影響

      木薯淀粉中的N元素含量較低,難以滿足菌株的生長需求,需要向發(fā)酵液中補加N源[12-13]。現(xiàn)挑選微生物易利用的6種N源類物質(zhì)作為考察,分別為酵母粉、胰蛋白胨、玉米漿、乙酸銨、(NH4)2SO4和尿素,按照碳氮比(碳氮物質(zhì)的量之比)20∶1的比例補加N源類物質(zhì)。以廢水添加70g/L木薯水解液作為對照組,分別向其中補加不同種類的N源類物質(zhì),考察菌株對N源的需求情況,發(fā)酵結(jié)果見圖3。

      圖3 N源對丁醇和總?cè)軇┑挠绊慒ig.3 Effects of nitrogen sources on butanol and total solvent yields

      由圖3可知:有機N源中酵母粉和玉米漿的效果最佳,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量均較高,分別達到了14.72、22.6g/L和13.06、20.15g/L,并且酵母粉組別殘?zhí)橇渴S噍^少,而無機N源中只有乙酸銨有一定效果,并且無機N源組菌體生長明顯弱于有機N源組。從溶劑產(chǎn)量和殘?zhí)橇勘容^可知,酵母粉是廢水培養(yǎng)基中的最佳N源,下面對其添加量進行優(yōu)化。

      2.2.5 酵母粉質(zhì)量濃度對發(fā)酵的影響

      酵母粉作為發(fā)酵的主要N源,其質(zhì)量濃度對發(fā)酵效果有很大影響,向上述已改進的培養(yǎng)基中添加不同濃度酵母粉,考察酵母粉質(zhì)量濃度對丁醇發(fā)酵的影響,結(jié)果見圖4。

      圖4 酵母粉質(zhì)量濃度對溶劑產(chǎn)量的影響Fig.4 Effects of yeast extract concentrations on solvent production

      由圖4可知:在培養(yǎng)基優(yōu)化時,并不是營養(yǎng)越豐富,產(chǎn)量就越高。在N源過高時,營養(yǎng)物質(zhì)反而會對產(chǎn)品的發(fā)酵產(chǎn)生抑制效應(yīng)。在酵母粉質(zhì)量濃度為2.0g/L的情況下,丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量都能達到最佳,分別為14.72和22.65g/L,相對于70g/L純木薯培養(yǎng)基,分別提高了35%和37%,且殘?zhí)橇坎⒉桓?,僅有3.24g/L,這就同時滿足了降低殘?zhí)呛痛龠M溶劑合成的要求。

      綜上所述,選擇向廢水中添加70g/L木薯、1g/L K2HPO4和2g/L酵母粉,原料糊化水解,這樣的培養(yǎng)基組成是該菌株最利于進行丁醇發(fā)酵的配方,此為廢水優(yōu)化培養(yǎng)基。

      2.2.6 發(fā)酵罐中發(fā)酵性能

      分別以70g/L的純木薯、10g/L的小麥淀粉廢水+70g/L的木薯粉和廢水優(yōu)化培養(yǎng)基作為發(fā)酵培養(yǎng)基,在7 L發(fā)酵罐上進行丁醇發(fā)酵實驗,前期每隔12 h取一次樣品,中后期每隔4 h取一次樣品。發(fā)酵過程中各溶劑與殘?zhí)且约鞍l(fā)酵液pH隨時間變化關(guān)系曲線如圖5所示。

      由圖5和實驗可知:在發(fā)酵的第8小時,菌體開始大量產(chǎn)氣,發(fā)酵罐的頂部出現(xiàn)明顯的厚厚一層醪蓋,發(fā)酵過程的第12小時開始,溶劑開始大量合成,產(chǎn)酸也最為旺盛。以純木薯為培養(yǎng)基發(fā)酵,pH最先開始上升,將有機酸轉(zhuǎn)化為溶劑,其他2組稍晚。第68小時開始,到達發(fā)酵后期,菌體生長減緩直至停止的時候,醪蓋消失。到達發(fā)酵終點時,3組的丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量分別達到11.09、12.71、13.50g/L和19.25、22.06、23.13g/L。相應(yīng)地,發(fā)酵液殘?zhí)呛涂側(cè)軇┥a(chǎn)強度分別為 14.38、10.47、6.47g/L和0.21、0.30、0.32g/(L·h)。由此可知,添加淀粉廢水后不僅能夠提高溶劑產(chǎn)量,還能增加菌體對底物的利用效率。另外從發(fā)酵曲線上也能看出,優(yōu)化后的培養(yǎng)基還能大大縮短發(fā)酵周期,以純木薯為培養(yǎng)基發(fā)酵,由100 h左右到優(yōu)化培養(yǎng)基發(fā)酵68 h左右,這對于縮短丁醇的生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

      相對于小瓶發(fā)酵,上罐發(fā)酵的殘?zhí)橇枯^大,同樣的條件下也無法達到小瓶試驗的溶劑產(chǎn)量水平。在罐上發(fā)酵時,對于本次厭氧發(fā)酵來說,由于采用靜態(tài)發(fā)酵,會導(dǎo)致傳質(zhì)效果不佳;另外,在取樣時較容易混入空氣,軸封不嚴(yán)使O2混入等都有可能影響菌體生長,最終導(dǎo)致殘?zhí)橇可吆腿軇┝肯陆怠榱颂岣呔w對底物的利用情況,可采用萃取發(fā)酵的方式,即可降低有機溶劑對菌體的毒害作用,又能提高對底物的利用率[14]。

      譚秀花[7]以小麥淀粉廢水添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%木薯進行丁醇發(fā)酵,經(jīng)培養(yǎng)基優(yōu)化后,丁醇與總?cè)軇┳罡弋a(chǎn)量分別可達到19.32和32.34g/L。Thang等[13]使用Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%木薯淀粉進行分批發(fā)酵試驗,丁醇及總?cè)軇┊a(chǎn)量分別為16.2和20.5g/L,同樣條件下Lépiz-Aguilar等[15]以C.beijerinckii BA101為出發(fā)菌株進行丁醇發(fā)酵,總?cè)軇┘吧a(chǎn)強度分別為27.28g/L和0.28g/(L·h)。本文實驗結(jié)果與國外最高水平仍有一定差距。

      2.2.7 萃取發(fā)酵結(jié)果

      以生物柴油為萃取劑[16],采用廢水優(yōu)化培養(yǎng)基,按照油水體積比為3∶5進行萃取發(fā)酵,接種之后按照小瓶厭氧發(fā)酵模式進行。萃取發(fā)酵結(jié)果如表4所示。

      圖5 發(fā)酵過程曲線Fig.5 Curves of batch fermentation of C.acetobutylicum

      表4 廢水培養(yǎng)基萃取發(fā)酵結(jié)果Table 4 Extractive fermentation results with waste water mediumg/L

      由表4可知,萃取發(fā)酵對丁醇產(chǎn)量的提高并不明顯,但是大大提高了丙酮的產(chǎn)量,而且殘?zhí)橇窟M一步下降,這樣就達到了既提高溶劑產(chǎn)量、又降低殘?zhí)橇康哪康?。丁醇在水相和油相里面的濃度較為接近,這是萃取劑生物柴油的萃取特性所決定的。生物柴油對水溶液中丁醇的萃取率為0.6左右,對乙醇的萃取率為0,對丙酮的萃取率為0.3,由此可見該萃取劑對丁醇的萃取選擇性還是較高的。

      3 結(jié)論

      對于低濃度廢水,需要補加70g/L木薯、1g/L K2HPO4、2g/L酵母粉,原料糊化水解,這樣的培養(yǎng)基組成最利于該菌株進行丁醇發(fā)酵。相對于純木薯培養(yǎng)基,優(yōu)化后的培養(yǎng)基發(fā)酵可使丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量分別提高35%和37%。

      上罐發(fā)酵的效果基本滿足要求,丁醇、總?cè)軇┊a(chǎn)量及生產(chǎn)強度分別達到13.50、23.13g/L和0.32g/(L·h),溶劑產(chǎn)量略低于小瓶水平。此結(jié)果為淀粉廢水投入丁醇的工業(yè)生產(chǎn)提供了重要參考,具有一定可行性。

      利用廢水培養(yǎng)基進行萃取發(fā)酵能夠較好地解決殘?zhí)歉叩膯栴},最終丁醇和總?cè)軇┊a(chǎn)量分別可達到15.13和29.38g/L??紤]到C源消耗較為徹底,可繼續(xù)提高廢水培養(yǎng)基中的木薯濃度進行萃取發(fā)酵,以進一步提高溶劑的產(chǎn)量。

      [1]伍嬋翠,劉康懷.淀粉廢水資源化利用的現(xiàn)狀和前景[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2004,18(2):179-182.

      [2]金惠平.利用淀粉廢水生產(chǎn)活性蛋白飼料的研究[J].中國糧油學(xué)報,2010(4):85-88.

      [3]Murakami M,Yokoyama S Y,Ogi T,et al.Direct liquefaction of activated sludge from aerobic treatment of effluents from the cornstarch industry[J].Biomass,1990,23(3):215-228.

      [4]高凱,李云,楊秀山.影響丙酮丁醇發(fā)酵的主要因素及解決方案的研究進展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2011,45(2):45-50.

      [5]環(huán)境保護部,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 25461—2010 淀粉工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社出版,2008.

      [6]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.10—2003 植物類食品中粗纖維的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

      [7]譚秀花.丁醇高產(chǎn)菌的選育及小麥淀粉廢水與木薯發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的研究[D].無錫:江南大學(xué),2011.

      [8]El-Hadi D,Zheng Z M,Dong C Q.Aerobic production of butanol with Bacillus amyloliquefaciens NELB-12[J].Appl Mech Mat,2014,473:105-110.

      [9]胡翠英,堵益平,楊影,等.生物柴油耦聯(lián)丙酮丁醇發(fā)酵的初步研究[J].生物加工過程,2007,5(1):27-32.

      [10]鄭鈞屏,李志剛,李鑫,等.酵母浸粉刺激以木薯為原料的丁醇生產(chǎn)的發(fā)酵相轉(zhuǎn)型[J].中國生物工程雜志,2011,31(12):72-78.

      [11]周燦燦.丙酮丁醇梭菌的選育及高強度丁醇發(fā)酵的研究[D].無錫:江南大學(xué),2012.

      [12]宋鋼,鄭璞,倪曄,等.木薯發(fā)酵產(chǎn)丁醇的研究[J].生物加工過程,2012,10(2):6-10.

      [13]Thang V H,Kanda K,Kobayashi G.Production of acetonebutanol-ethanol(ABE) in direct fermentation of cassava by Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4[J].Appl Biochem Biotechnol,2010,161:157-170.

      [14]Grady M C,Hallam J W,Jahic M,et al.Method for producing butanol using extractive fermentation:US,12758870[P].2010-04-13.

      [15]Lépiz-Aguilar L,Rodríguez-Rodríguez C E,Arias M L,et al. Butanol production by Clostridium beijerinckii BA101 using cassava flour as fermentation substrate:enzymatic versus chemical pretreatments[J].World J Microbiol Biotechnol,2011,27(8):1933-1939.

      [16]Roffler S R,Blanch H W,Wilke C R.In-situ-recovery of butanol during fermentation[J].Bioproc Eng,1987(2):1-12.

      (責(zé)任編輯 管 珺)

      Butanol fermentation with wheat starch wastewater

      PAN Hepeng,LUO Wei,GU Qiuya,YU Xiaobin
      (Key Laboratory of Industrial Biotechnology of the Ministry of Education,School of Biotechnology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

      In order to reduce the production cost of butanol fermentation,low concentration of wheat starch wastewater was used to produce butanol,acetone and ethanol with Clostridium acetobutylicum.Medium was optimized according to the composition of starch wastewater.Effects of cassava concentration、nitrogen source and concentration,inorganic salt and the method of raw material pretreatment were investigated. Addition of 70g/L cassava,2g/L yeast extract powder and 1g/L K2HPO4to low concentration wastewater gave better performance,the yields of butanol and total solvent in flask were able to arrive at 14.72 and 22.65g/L,respectively.Meanwhile,the yields of butanol and total solvent in a 7-L fermentor could achieved 13.51 and 23.13g/L.Through extractive fermentation,the yields of butanol and total solvent reached 15.13 and 29.38g/L,respectively.

      wheat starch;wastewater;butanol;extractive fermentation

      Q939.97

      A

      1672-3678(2015)03-0007-07

      10.3969/j.issn.1672-3678.2015.03.002

      2014-02-21

      國家自然科學(xué)基金(21176105)

      潘賀鵬(1988—),男,河南駐馬店人,碩士研究生,研究方向:發(fā)酵工學(xué);余曉斌(聯(lián)系人),教授,E-mail:xbyu@jiangnan.edu.cn

      猜你喜歡
      丁醇酵母粉木薯
      酵母吹氣球
      I Helped Mum:包皓文
      刮木薯
      柬埔寨拜靈木薯喜獲大豐收,市場價格保持穩(wěn)定
      挖木薯
      結(jié)核分枝桿菌耐乙胺丁醇分子機制的研究進展
      酵母“吹氣球”
      低溫濃醪發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇新工藝研究
      河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:24
      纖維素發(fā)酵制丁醇獲專利
      日本開發(fā)生物丁醇節(jié)能的膜分離新技術(shù)
      滨海县| 蚌埠市| 偏关县| 西峡县| 焉耆| 保定市| 庐江县| 东丰县| 鹿泉市| 西安市| 黔南| 霍城县| 济阳县| 沂水县| 黔西| 新乐市| 清丰县| 宁武县| 平塘县| 措美县| 竹北市| 小金县| 海南省| 巴楚县| 呈贡县| 临夏市| 洮南市| 鄯善县| 靖安县| 泸西县| 淮安市| 灵璧县| 华亭县| 临高县| 宁河县| 罗源县| 铜川市| 普定县| 公安县| 商洛市| 茶陵县|