丁醇的发酵

浓香型白酒正丁醇生成规律及代谢途径的研究浓香型白酒是中国经典的酒类，其特征以浓厚的香气和口感而闻名于世，其中而正丁醇是给它贡献特征香气的主要成分之一。

因此，研究其正丁醇的生成规律及代谢途径一直是研究者们热心追求的课题，本文就正丁醇的生成规律及代谢途径进行研究。

研究表明，正丁醇是由（R）-乙二醇自发氧化产生的有机化合物，其主要依赖氧化类酶的活性（如糠螺素氧化酶和果糖氧化酶），以及葡萄糖，果糖和乙醇参与的代谢途径。

在葡萄糖代谢中，乙醇通过糠螺素氧化酶在葡萄糖水解反应中氧化乙醇，乙醇被氧化产生果糖，接着又由果糖氧化酶将果糖氧化产生正丁醇，从而完成一系列的氧化反应过程。

此外，乙醇参与的代谢途径也是正丁醇的重要分子路径。

首先，乙醇在发酵过程中遭到氧化，其中乙醇被乙醇氧化酶将乙醇转化为乙醛，然后通过乙醛醛酯脱氢酶将乙醛转化为乙醛醛酯，最后乙醛醛酯通过乙醛醛酯脱氢氧化酶被氧化，产生正丁醇。

正丁醇参与的这两条分子路径受到多种因素的影响，如发酵温度、发酵条件、葡萄糖浓度、糠螺素氧化酶活性和果糖氧化酶活性等。

比如发酵温度过低，会使乙醇氧化成乙醛的速度减慢；发酵条件过硬，有一定影响乙醇氧化；葡萄糖浓度过高，也会影响发酵过程中的正丁醇的生成。

此外，正丁醇的生成还受到微生物种类的影响。

在白酒过程中，微藻孢子菌是主要的发酵菌，而正丁醇的生成依赖其糠螺素氧化酶和果糖氧化酶的活性。

此外，目前广泛使用的淀粉酶法提取正丁醇仍有其缺点，如淀粉糖底物只提取低分子量的正丁醇，而高分子量的正丁醇仍未受到充分提取，存在降低提取率的困惑，值得进一步改进。

综上所述，浓香型白酒正丁醇的生成主要依赖发酵中的氧化、乙醇氧化以及微生物活性的参与，而发酵温度、发酵条件、葡萄糖浓度、糠螺素氧化酶活性和果糖氧化酶活性等多种因素均会影响正丁醇生成，也必须考虑其中的影响因素，才能获得更为优良的正丁醇产量。

因此，未来研究者们还有很大的潜力去探索和改善正丁醇生成过程中的因素，以进一步提高浓香型白酒正丁醇的生成效率。

大肠杆菌生化反应原理大肠杆菌生化反应原理概述•大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见的细菌，存在于人和动物的肠道中。

•它在生物科学研究中被广泛应用，因其易于培养和基因操作。

•大肠杆菌具有多种生化反应，这些反应对菌体的生存和代谢起着重要作用。

呼吸代谢反应•大肠杆菌通过呼吸代谢方式产生能量。

•呼吸代谢主要涉及三个主要生化反应：糖酵解、三羧酸循环和细胞色素氧化。

糖酵解•糖酵解是一种有氧和无氧代谢途径，将葡萄糖转化为丙酮酸。

•在此过程中，大肠杆菌产生ATP和NADH。

•该反应可以在细胞质中进行。

三羧酸循环•三羧酸循环是一种有氧呼吸反应，将丙酮酸通过一系列反应转化为二氧化碳。

•三羧酸循环是线粒体的一部分，涉及多个酶的参与。

•该反应产生更多的ATP和高能电子载体NADH。

细胞色素氧化•细胞色素氧化是一种有氧呼吸反应，在细胞色素系统中进行。

•在此过程中，NADH和氧气反应生成水和ATP。

发酵代谢反应•当氧气不足时，大肠杆菌可以通过发酵代谢产生能量。

乳酸发酵•在乳酸发酵过程中，大肠杆菌将葡萄糖转化为乳酸，并且不产生气体。

•乳酸发酵是一种无氧代谢方式。

乙酸发酵•在乙酸发酵过程中，大肠杆菌将葡萄糖转化为乙酸和二氧化碳。

•乙酸发酵同样是一种无氧代谢方式。

•丁酸发酵是大肠杆菌在低氧条件下的一种发酵代谢方式。

•它将葡萄糖转化为丁酸和二氧化碳。

•丁酸发酵同样不产生气体。

总结•大肠杆菌通过呼吸代谢和发酵代谢反应来产生能量。

•在有氧条件下，它通过糖酵解、三羧酸循环和细胞色素氧化反应来产生ATP。

•在无氧条件下，大肠杆菌通过乳酸发酵、乙酸发酵和丁酸发酵来产生能量。

甲酸发酵•甲酸发酵是大肠杆菌在低氧条件下的一种发酵代谢方式。

•它将葡萄糖转化为甲酸和二氧化碳。

•甲酸发酵同样不产生气体。

乙醇发酵•大肠杆菌还可以通过乙醇发酵来产生能量。

•在乙醇发酵过程中，葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳。

•乙醇发酵同样是一种无氧代谢方式。

•丁醇发酵是大肠杆菌在低氧条件下的一种发酵代谢方式。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald120丙酮-丁醇发酵历史悠久，早在1912年，人们开始利用梭状芽孢杆菌发酵，即以粮食作物为原料生产丙酮和丁醇[1]。

该产业一度成为世界上第二大发酵产业，用于生产火药、合成橡胶等重要的化学品。

直到20世纪中叶，廉价的石油被大量开采和利用，以石油为原料来合成化工产品的方法快速兴起，导致丙酮-丁醇发酵方法的利用越来越少，其发酵工艺的改进也严重迟滞。

进入21世纪后，由于人类长时间的开采，石化资源已接近耗竭；另外，由于工艺水平和处理技术的限制，大量含有石油类的废渣、废水排放引起了严重的环境污染。

为了贯彻经济与生态环境协调发展的方针政策，寻找绿色能源已经成为迫在眉睫之事。

此时，丙酮-丁醇发酵途径再次引起人们的极大关注，微生物发酵制丙酮-丁醇较原来丙酮-丁醇发酵的优点是发酵周期短、产物转化率高、代谢副产物少。

因此即使目前微生物发酵产丙酮-丁醇成本高，尚不具有很大的竞争市场，但是通过原料和技术的改进后可以降低生产成本、增加产量，丁醇将成为最具实用价值的廉价、清洁的新型液态生物燃料。

该文章对近年来改善丙酮-丁醇发酵的相关方法和措施进行综述，以期对相关领域的研究人员有所帮助。

1 生产丙酮-丁醇的可替代性原料目前，工业生产丙酮和丁醇主要以农作物为原料，存在着成本高，产量相对较低的问题。

为了解决这种问题，需要寻找可替代原料。

近年来发现的可替代原料主要有木质纤维素类、合成气、废弃蛋白质类。

目前认为，木质纤维素类生物质是世界上最丰富、最廉价的可再生能源，木质纤维素类包括森林残留物和农业残留物，都可用ac etone -but a nol-e t h a nol （A BE）梭状芽孢杆菌发酵生产丙酮和丁醇，但是对于不同的木质纤维素类原料，丙酮-丁醇的生产效率也不尽相同。

S w a n a等[2]用4种原料：柳枝稷、杨树、玉米秸秆、小麦秸秆生产丁醇时发现，玉米秸秆是生产丁醇产量最高的原料，其在生产丙酮和丁醇过程中最大利用率可达75%。

发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种摘要：当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。

石油危机引起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。

为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。

丙酮丁醇发酵主要产生丙酮、丁醇、乙醇、乙酸和丁酸等有机溶剂，其主要产物—丁醇，是重要的精细化工原料，也是新型的可再生能源，有着十分广泛的用途。

生物丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点，可以取代乙醇作为一种可再生的燃料添加剂，使生物丁醇展示了良好的发展前景。

针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题，人们提出生产菌种的改良和发酵工艺的改进等高产策略。

关键词：丙酮丁醇发酵、菌种、生物丁醇、生产工艺一、引言当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。

70年代的石油危机起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。

按照现在的开采速度，目前世界已探明的石油贮量至多可供使用40-50年。

而在中国，如果按照目前的开采速度则已探明的石油贮量至多可用30年[1]。

为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。

目前全世界范围内的丁醇绝大部分都通过石油工业合成，伴随着石油能源的枯竭，丁醇作为良好的有机溶剂和新一代的液体能源越来越受到发达国家的重视[2]。

杜邦和BP都是研发生物丁醇的积极倡导者[3]。

丁醇在自然界中由微生物发酵产生，能够融入自然界的整体代谢循环。

丁醇既是重要的化工原料又是良好的有机溶剂，同时也是有效的汽油增烷剂和增氧剂，丁醇作为燃料具有其它燃料无可比拟的优点。

首先，丁醇燃油的一个很明显的优势就是：丁醇的能量密度要比乙醇高30％，生物丁醇较低的饱和蒸汽压，并允许汽油混合物含水，这有助于它在现有汽油供应和分配渠道中利用。

甚至无需对车辆进行改造，就可以使用几乎100％浓度的丁醇。

它有可能以更大的比例调入汽油而无需改造汽车，它比汽油/乙醇调和物具有更好的燃料经济。

丁醇与其他生物燃料相比，腐蚀性较小，混合燃料中可混入20％的丁醇。

[luxury]技术进步的重点在于催化剂技术的改进提高，目前主要是低压铑法1、概述我国丙烯消费中有约12%丙烯用来生产丁、辛醇。

丙烯经羰基合成制得正丁醛，正丁醛经加氢可得正丁醇；或正丁醛经碱催化缩合成辛醛，再加氢为辛醇（2－乙基己醇）。

这是当前丁辛醇最主要生产方法。

丁、辛醇的生产路线经历较多的变迁和发展。

20世纪初，大多采用发酵法生产丁醇（粮食发酵制酒精的联产物）。

，70年代后来由于化学法的发展，发酵法生产技术逐渐淘汰。

近年来由于石油价格的飞速上涨，加之石油资源的日益紧缺，粮食发酵法生产丙酮、丁醇的技术重新显示出其优势，特别是发酵法生产丙酮丁醇是以再生资源替代不可再生的石油基原料制造，符合国家能源安全的长远战略考虑。

二次大战期间，德国开发了以乙醛为原料的醇醛缩合法制取丁、辛醇的工艺，迅速得到普遍的采用。

直到60年代末，乙醛路线是丁、辛醇的主要生产方法。

在50年代还研制成功乙炔雷珀法和高压下的羰基钴为催化剂的丙烯羰基合成法。

丙烯羰基合成丁醛进而合成丁、辛醇工艺由于比发酵法、乙醛法和雷珀法在原料和工艺上更为优越。

故从60年代以来，成为生产丁、辛醇的主要方法。

传统的高压钴法存在的主要缺点是其正、异构醇比为2－4：1，而人们对异构醇需求有限，异构醇的利用存在困难，致使提高正异结构比成为羰基合成技术开发的目标。

1976年美国Celanese和UCC公司分别实现了使用铑羰基化催化剂的低压工艺的工业应用。

以后国外许多高压钴工艺厂家转而采用低压铑法。

1978年以后，新建的装置则几乎全部采用低压铑法，统计到1997年全球丁、辛醇生产中采用佬法的工艺占总生产能力的80％以上。

2．国内外生产和消费据统计，国外1997年丁辛醇生产能力各约为240万吨/年和230 万吨/年。

美国1995年丁、辛醇产量约为68万吨和34万吨。

1996年丁醇的消费量5***万吨。

用于丙烯酸酯类生产占36％，乙二醇醚占31％、醋酸酯和溶剂占25％，其它8％。

发酵法制备生物丁醇的研究进展唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【摘要】工业上生产丁醇的制备方法可以分为三种：生物发酵法、羰基合成法、醇醛缩合法，其中后两种都属于化学合成法。

利用不可再生的石油资源，存在很大的局限性，而通过生物发酵法生产丁醇的原材料十分广泛。

本文综述了发酵法产生物丁醇在国内外的历史发展过程、产生丁醇的菌种及其机制、发酵法和生物丁醇的优点，并对发酵法和丁醇生产中存在的问题及其解决方法进行了探讨，最后对其发展前景进行了展望。

%The preparation method of the industrial production of butanol can be divided into biological fermentation, carbonyl synthesis and aldol condensation method.The carbonyl synthesis and aldol condensation method belong to chemical synthesis e of non-renewable resources of oil is a big limitation, and raw materials of biological fermentation production of butanol are very extensive.The development process of butanol production by fermentation at home and abroad, butanol production and its mechanism of strain, fermentation and biobutanol, the advantages of and problems existing in the fermentation and butanol production and their solutions were discussed, its development foreground was prospected finally.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P15-17)【关键词】生物丁醇;发酵法;机制;优点【作者】唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【作者单位】东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】TQ214目前，中国是一个能源生产和消费大国，仅次于美国，位居世界第二。

丁辛醇生产技术现状及其发展趋势总工办刘　军摘　要　简要介绍了丁辛醇的用途和几种主要的生产工艺,详述了国内外丁辛醇生产技术的现状,阐明了其发展趋势。

关键词　丁辛醇　生产技术　发展趋势1　概　述丁醇有4种异构体,分别是正丁醇(12丁醇)、异丁醇、叔丁醇、仲丁醇(22丁醇)。

通常所说的丁醇是指正丁醇。

辛醇异构体很多,最重要的是异辛醇(22乙基己醇)、仲辛醇(22辛醇)、正辛醇(12辛醇)。

通常所说的辛醇是指异辛醇。

丁醇和辛醇(下称丁辛醇)都是重要的有机化工原料,用途广泛。

丁醇主要用于生产邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、脂肪族二元酸酯类等增塑剂和醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯等,还是生产丁醛、丁酸以及醚类、胺类等的原料。

辛醇主要用于生产邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、己二酸二辛酯(DOA)等增塑剂和丙烯酸辛酯(22乙基己基丙烯酸酯)、表面活性剂等,还可用作照相、造纸、涂料和纺织等行业的溶剂,柴油和润滑油的添加剂,陶瓷行业釉浆分散剂,矿石浮选剂,消泡剂,清净剂等[1]。

2　丁辛醇的生产技术现状丁辛醇是随着石油化工、聚氯乙烯材料工业以及羰基合成工业技术的发展而迅速发展起来的。

丁辛醇的工业化生产方法主要有乙醛缩合法、发酵法、齐格勒法和羰基合成法等。

早期的丁醇生产采用发酵法,生产1t丁醇产品需耗粮食4t或糖蜜7t以上,耗蒸汽13t以上,经济效益差,故在国外已经全部被淘汰。

二次世界大战期间德国开发了乙醛缩合法(A ldol 法),其优点是反应压力低,可任意调节丁辛醇生产比例,且不生成副产品异丁醇等,但工艺流程长,收率低,成本较高,故在国外也已被淘汰。

目前全球丁辛醇主要生产方法为丙烯羰基合成法(亦称氢甲酰化合成法)。

2.1　主要生产工艺2.1.1　发酵法发酵法是采用粮食或其他淀粉质农副产品,经水解得到发酵液,然后在丙酮-丁醇菌作用下,经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物,通常的比例为6∶3∶1,再经精馏得到相应产品。