运动发酵单胞菌产乙醇的研究

乙醇的生产及应用研究进展乙醇是具有燃烧完全、效率高、用途广等特点的可再生能源。

本文简要综述了生产乙醇的几种新技术，主要包括以玉米、小麦等为原料的淀粉类技术、以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术及以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术；较详细地阐述了乙醇在医药、食物、燃料、饮料、化工等领域的应用研究。

最后，展望了乙醇的应用发展前景。

标签：乙醇生产应用进展面对化学能源短缺以及使用化学燃料导致的大气污染、酸雨、温室效应等一系列环境问题，人类已着手开发用包括核能、风能、太阳能、氢能、生物质能源在内的各种绿色替代能源。

在生物质能源中，作为替代性再生能源之一的乙醇，具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，因此具有巨大的发展潜力。

世界重要经济体近30 年来大力发展燃料乙醇，美国、巴西走在世界前列，两国燃料乙醇产量占世界的69%以上。

现阶段我国生产燃料乙醇的原料以玉米为主（占50%以上），其次是薯类（占23%），其余是高粱、小麦、糖蜜等。

乙醇除了做燃料，还有许多其它用处，如：作为有机合成的原料；各种化合物结晶的溶剂；洗涤剂；萃取剂；食用酒精可以勾兑白酒；用作粘合剂；硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料；还可以做防冻剂、消毒剂等。

一、乙醇的生产技术1.淀粉类技术—玉米乙醇技术美国具有比较成熟的由玉米制备乙醇的技术，主要有两种传统方法，一是湿法碾磨。

美国约40%的乙醇用湿法碾磨生产。

将玉米浸泡在具有二氧化硫的水中24h至36h，使籽粒能分离（Separate）成为四个组成部分：胚、蛋白质、纤维质和淀粉。

分离反应出现后，淀粉就发酵成乙醇，而剩下的三种组分则作为诸如玉米面筋粉和玉米面筋饲料等副产品出售。

这些都是被看作比较值钱的副产品。

二是干法粉碎。

干法粉碎总共约占美国乙醇生产的70%。

加工随着玉米被精细碾磨并被烧煮开始，淀粉被发酵并转化为乙醇，而玉米的三个不能发酵的部分（蛋白质、纤维质和脂肪）则被运送经过这个过程，并作为一种称作带可溶物的干酒糟（distillers dried grains with solubles）DDGS的饲料产品，在结束时回收。

一、实验目的1. 掌握酵母乙醇发酵的基本原理和实验操作方法。

2. 研究不同发酵条件对酵母乙醇发酵的影响。

3. 了解酵母乙醇发酵过程中各参数的变化规律。

二、实验原理酵母是一种单细胞真菌，具有将糖类转化为乙醇和二氧化碳的能力。

在无氧条件下，酵母将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，反应式如下：C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2本实验采用啤酒酵母为发酵菌种，通过调节发酵条件，如温度、pH值、初始葡萄糖浓度等，研究其对酵母乙醇发酵的影响。

三、实验材料与仪器1. 材料：- 啤酒酵母- 葡萄糖- 酵母提取物- 磷酸氢二钠- 磷酸二氢钠- 硫酸铜- 氯化钠- 氯化钾- 氯化钙- 氢氧化钠- 蒸馏水- 柠檬酸- 柠檬酸钠- 无水乙醇- 二氧化碳2. 仪器：- 恒温水浴锅- 酶标仪- pH计- 移液器- 烧杯- 试管- 移液管- 滴定管- 电子天平- 通风柜四、实验步骤1. 配制培养基：将酵母提取物、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、硫酸铜、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氢氧化钠、柠檬酸和柠檬酸钠按比例混合，加入蒸馏水定容至1000mL。

2. 消毒：将培养基在121℃高压灭菌15分钟。

3. 酵母活化：将啤酒酵母接种于培养基中，在30℃恒温培养箱中培养24小时。

4. 发酵：将活化后的酵母液按比例加入葡萄糖，调节pH值至5.0，置于恒温水浴锅中，在30℃条件下发酵48小时。

5. 测定乙醇含量：采用酶标仪测定发酵液中乙醇含量。

6. 数据处理：记录各实验组乙醇含量，分析不同发酵条件对酵母乙醇发酵的影响。

五、实验结果与分析1. 温度对酵母乙醇发酵的影响：在30℃条件下，乙醇产量最高，随着温度升高或降低，乙醇产量逐渐下降。

2. pH值对酵母乙醇发酵的影响：在pH值为5.0时，乙醇产量最高，随着pH值升高或降低，乙醇产量逐渐下降。

3. 初始葡萄糖浓度对酵母乙醇发酵的影响：在初始葡萄糖浓度为10%时，乙醇产量最高，随着初始葡萄糖浓度增加或减少，乙醇产量逐渐下降。

酿酒酵母发酵产乙醇的原理以酿酒酵母发酵产乙醇的原理为标题，我们来探讨一下酿酒酵母是如何进行乙醇发酵的。

酿酒酵母是一种单细胞真菌，主要属于酵母菌门中的酿酒酵母属。

它被广泛应用于酿酒、面包等食品加工行业，以及生物燃料和生物化学品生产中。

酿酒酵母之所以能够进行乙醇发酵，是因为其具有特殊的代谢途径和酶系统。

乙醇发酵是一种无氧代谢过程，指的是在缺氧条件下，有机物被酵母菌转化为乙醇和二氧化碳。

酿酒酵母利用碳源（如葡萄糖）进行代谢，通过一系列的化学反应，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳。

酿酒酵母通过一系列的酶催化反应将葡萄糖分解为两个分子的丙酮酸。

这个过程称为糖酵解，主要通过糖酵解途径中的磷酸戊糖激酶、戊激酶和丙酮酸激酶等酶催化完成。

接着，丙酮酸在缺氧条件下经过再次催化反应，被还原为乙醇。

这个过程称为醇酵解，主要通过醇酵解途径中的丙酮酸脱羧酶和酮酸还原酶等酶催化完成。

在这个过程中，产生的二氧化碳则被释放到外部环境中。

乙醇发酵过程中，酿酒酵母需要合适的环境条件。

首先，温度是影响酵母发酵活性的重要因素。

一般而言，适宜的发酵温度范围是20-30摄氏度。

过高或过低的温度都会抑制酿酒酵母的生长和发酵活性。

其次，酿酒酵母需要适宜的pH值。

一般而言，酿酒酵母的适宜pH范围是4-6。

过高或过低的pH值都会对酿酒酵母的发酵活性产生不利影响。

此外，酿酒酵母还需要适宜的营养素供应，如氮源、矿物质和维生素等。

乙醇发酵是一种能量产生的过程。

在发酵过程中，酿酒酵母通过代谢葡萄糖产生乙醇，同时也产生了少量的ATP（三磷酸腺苷）。

ATP 是细胞内的能量储存分子，能够提供细胞生命活动所需的能量。

乙醇发酵在工业生产中有着广泛的应用。

酿酒酵母通过乙醇发酵制备的乙醇被广泛应用于酒类、医药、香料等行业。

此外，乙醇还可以作为生物燃料的原料，用于替代化石燃料，减少对环境的污染。

总的来说，酿酒酵母发酵产乙醇的原理是通过一系列的酶催化反应，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳。

代谢木糖生产乙醇的基因工程菌研究进展洪解放　张敏华　刘　成　邹少兰　吴经才(天津大学石油化工技术开发中心,天津,300072)摘　要　木糖广泛存在于林业及农业废弃物中,木糖发酵生产乙醇是再生资源的有效利用。

文中报道了近几年来在利用基因工程菌发酵木糖生产乙醇方面的研究进展。

重点介绍了大肠杆菌、酿酒酵母、树干毕赤酵母及运动发酵单胞菌的基因改造情况。

关键词　木糖发酵,半纤维素,乙醇,基因工程第一作者:硕士研究生。

收稿时间:2004-10-25,改回时间:2004-12-06 20世纪以来人们利用石油作为主要能源和化工原料,为人类社会的发展做出了巨大贡献。

但由于大量开采,消耗过快,石油储备日趋减少,现已面临枯竭的地步。

因此,寻找新的代用品已成为刻不容缓的战略性问题。

地球上每年植物光合作用的生物量可达1145亿t ,其中大部分为木质纤维素类。

木质纤维素是纤维素、半纤维素和木质素等聚合物的复合物,其中半纤维素约占30%。

从总量上看,纤维素、半纤维素和木质素是世界上最广泛的可再生性生物资源。

木质纤维素广泛存在于林业及农业废弃物中,利用酸解或酶解的方法将木质纤维素转化为还原性糖会产生大量的五碳糖(D 2木糖和L 2阿拉伯糖)和六碳糖(葡萄糖、半乳糖和甘露糖),其中六碳糖约占2/3,五碳糖约占1/3。

而在半纤维素的水解产物中,D 2木糖约占90%。

燃料乙醇是一种清洁便捷的可再生能源,是来自可再生资源中最有发展前景的液体燃料,被纳入许多国家的发展战略规划。

木质纤维素水解产物中的六碳糖可由传统酿酒酵母很容易地发酵成酒精,而五碳糖则不能由传统酿酒酵母发酵产生乙醇。

因此,如果能找到一种可以混合糖为原料产乙醇的工程菌,理论上可使乙醇产量提高25%,从而降低生产成本。

现有的产醇发酵菌种中有些虽然具有较强的产醇能力,但可利用碳源范围窄(如运动发酵单胞菌只能以葡萄糖、蔗糖或果糖作为发酵原料;酿酒酵母亦只能利用六碳糖,不能利用五碳糖);有些虽然可利用碳源范围较广(如大肠杆菌可同时利用五碳糖和六碳糖),但产醇能力极为有限。

2022年华东理工大学生物技术专业《微生物学》期末试卷A(有答案）一、填空题1、G－细菌的鞭毛是由基体以及______和______3部分构成，在基体上着生______、______、______和______4个与鞭毛旋转有关的环。

2、病毒没有细胞构造，其主要成分为______和______两种，故又称“分子生物”。

3、在无氧条件下，葡萄糖经EMP途径后形成的终产物______可被进一步还原成______，也可先通过脱羧作用形成______，然后再被还原成______。

4、从化合物水平来看，微生物碳源谱主要有______、______、______、______、______、______、______和______等多种。

5、蕈菌从其______、______、______、______和______等方面来考察，证明它是典型的微生物，其大型子实体相当于其他真菌的______。

6、微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来______的同时也带来______。

7、最常见的厌氧菌有① ______，② ______，③ ______，④ ______，⑤ ______，⑥ ______等。

8、参与硫循环的微生物有______、______、______。

9、在进行转化时，受体细胞必须处于______，此时细菌细胞一般处于生长曲线上的______。

10、有两个系统和五种成分参与补体结合反应中，包括______系统的______和______成分，______系统的______和______成分；此外还有一个______成分。

若反应后出现溶血现象，则可说明补体结合反应为______。

二、判断题11、杆状的细菌一般都长有周生鞭毛。

（）12、培养营养缺陷型微生物的培养基必须同时加入维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶。

（）13、利用运动发酵单胞菌进行细菌酒精发酵要比酵母菌酒精发酵时供应更多的氧。

纤维燃料乙醇生产中木糖发酵的研究进展曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【摘要】木糖是木质纤维质水解产物中含量仅次于葡萄糖的单糖,由半纤维素水解生成.研究表明,将本质纤维素原料中的木糖发酵生成乙醇,可提高纤维燃料乙醇的转化效率25%左右.天然菌种在发酵过程中具有副产物多、乙醇得率低、易污染、耐乙醇能力差等缺点,难以工业化应用.近年来许多研究者构建了可以高效代谢五碳糖和六碳糖的基因重组菌.虽然这些重组菌株在木糖转化酒精方面均显示出良好的应用前景,但仍存在诸多问题.本文介绍了近年来代谢工程改造微生物菌种发酵木糖生产酒精的研究进展,以期为利用农作物秸秆转化燃料乙醇研究提供参考依据.【期刊名称】《中国麻业科学》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】5页(P166-169,182)【关键词】纤维燃料乙醇;木糖;发酵;代谢工程【作者】曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【作者单位】福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002【正文语种】中文【中图分类】TQ92农作物秸秆是一种具有多用途的可再生生物资源，也是地球上最丰富的有机物质之一。

我国是一个农业大国，农作物秸秆数量大、种类多、分布广，长期以来则作为主要燃料或废弃、焚烧。

严重污染了大气环境，制约了农村经济可持续性发展。

能源危机已迫在眉睫，开发可再生能源已成为我国必须面对的重要课题。

以淀粉类和糖类为原料生产燃料乙醇，考虑到粮食安全，已被叫停。

以农作物纤维素类生产燃料乙醇，适应我国国情发展方向。

细菌酒精发酵现状摘要：假单胞菌属的一些细菌与酵母菌酒精发酵的途径不同，即按ED途径进行酒精发酵。

运动发酵单胞菌（z. mobilis）是20世纪70年代以来作为可能代替酵母进行酒精发酵菌种而广泛研究的对象。

于酵母菌相比有其优势：发酵温度比酵母菌高，对糖的发酵速度及利用率均高于酵母菌，可提高生产周期和原料利用率，且发酵不需通气，设备较简单，有利于连续发酵、无载体固定化等先进工艺来降低成本。

运动发酵单胞菌要求的发酵pH 较高,在6. 5左右。

关键词：细菌，发酵，酒精研究方向：菌种的改良，通过诱变或基因工程选育优良菌株。

工艺的研究，间歇式发酵，连续式发酵，混合发酵。

工艺控制的研究，温度，PH值，底物浓度，酒精浓度。

底物的研究，薯干，玉米，高粱，大米等。

1。

菌种的选育与改良运动发酵单胞耐酸菌株的诱变筛选。

a.原始菌种: Zymomonas mobilis ATCC 31821 ,由江南大学生物工程学院生物资源研究室保藏.，通过酸性平板筛选,在实验室保藏的运动发酵单胞菌中,得到一株能在pH 4. 5时进行酒精发酵的菌株,其酒精产量为66. 7 g/ L ,与原菌株在pH 6. 5 时的相同. 通过单因素实验和正交实验,对该菌在酸性条件下的酒精发酵条件进行了优化. 结果表明,在发酵温度为30～35 ℃, pH 4. 5 , 初糖质量浓度150 g/ L , 酵母膏质量浓度4 g/ L , 蛋白胨质量浓度为2 g/ L 时,该菌的酒精产量达到最大,为71. 7 g/ L。

b.pH对乙醇发酵影响很大，运动发酵单胞菌虽然可以在较低的pH值条件下发酵,但只能耐受4. 5左右的pH,在pH为6. 5时发酵易受杂菌污染. 因此,酸性环境下的无高温灭菌发酵成为细菌酒精发酵工业化的一个障碍. 如果采用耐酸性细菌,可在糖化醪制备完成后直接用于发酵,而无需调节pH,既降低了成本又简化了工艺,为细菌酒精发酵的工业化奠定基础。

通过对运动发酵单胞菌原始菌株(ZM6)的耐酸驯化、紫外诱变、小型初筛和复筛,获得一株耐酸突变菌株ZM62322.，通过突变菌株与出发菌株以及酵母发酵性能的比较表明ZM62322的发酵蔗汁性能显著优于ZM6菌株和工业生产乙醇的酵母,其最终乙醇质量浓度为56. 64g·L - 1 ,比ZM6菌株的52. 18 g·L - 1提高了4. 46 g·L - 1 ,而且最终乙醇质量浓度、总糖出酒率、总糖利用率均比酵母高出约10%. 通过正交试验对该耐酸菌株的发酵培养基进行优化并进行验证,发现含250 g·L - 1总糖、10 g·L - 1酵母膏、2 g·L - 1 KH2 PO4、0. 5 g·L - 1 (NH4 ) 2 SO4、1 g·L - 1MgSO4 ·7H2O, pH 5. 5的培养基最有利于ZM62322的发酵,发酵时间短,产乙醇多.。

秸杆生产乙醇的可行性分析秸杆是一种可再生的自然能源资源，也是可以“合理永续地利用自然资源”，它不仅能缓解商品能源的短缺和供给高效饲料，而且有利于农业科技的全面推行和生物质的综合利用，对农村经济可持续进展和生态环境的保护起到乐观的作用。

秸杆能源化工程，可以提高综合利用率，大幅度地提高能源的干净质量，解决了秸杆过剩造成的任凭燃烧问题，是实现经济、社会、能源、生态、环境协调进展的有效途径。

秸杆的主要成分是木质纤维素。

是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的材料。

用木质纤维素作为糖源生产燃料酒精，目前糖的利用和转化率还很低，通常只有百分之十几。

在秸秆中纤维素、半纤维素和木质素通过共价键或非共价键严密结合而成的木质纤维，占秸杆总重量的约70-90％左右。

植物中三者各占的比例随不同来源的植物或植物的不同局部而有所区分，或许的比例数字为：纤维素 30-50%;半纤维素 20-35%;木质素 20-30%; 灰份 0-15%。

其实纤维素的非结晶构造是很简洁被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是发酵乙醇的原料。

目前患病的主要问题是，纤维素的结晶构造难以被破坏，致使人们无法完成后续处理。

纤维素和半纤维素被难以降解的木质素包裹，使得纤维素酶和半纤维素酶无法接触底物，这构成了木质纤维素利用的重大障碍。

只有经过有效的预处理方法，破坏了木质纤维素的高级构造，实现纤维素酶和半纤维素酶对纤维素的可及性，才能使木质纤维素作为自然界里最大宗的资源，像淀粉一样被人和动物完全利用。

纤维素被纤维素酶水解的反响通常又称为糖化反响，水解的主要产物是单糖。

植物细胞壁中，纤维素被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹，不利于纤维素酶对纤维素的进攻。

木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质。

由芳香烃的衍生物以-C-C-键、-O-键纵横交联在一起，其侧链又与半纤维素以共价键结合，形成一个格外致密的网络构造，将纤维素紧紧包裹在里面。

所以，要彻底降解纤维素，必需首先降解木质素。

一、实验目的1. 了解酵母菌产生乙醇的基本原理和过程；2. 掌握酵母菌产生乙醇的实验操作步骤；3. 分析实验结果，探讨影响酵母菌产生乙醇的因素。

二、实验原理酵母菌是一种单细胞真菌，具有无性繁殖和有性繁殖两种繁殖方式。

在无氧条件下，酵母菌通过糖酵解途径将葡萄糖分解为丙酮酸，丙酮酸在脱羧酶的作用下生成乙醛和二氧化碳，乙醛在还原酶的作用下还原为乙醇。

该过程称为乙醇发酵。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）酵母菌：酿酒酵母；（2）葡萄糖；（3）蒸馏水；（4）酒精计；（5）锥形瓶；（6）玻璃棒；（7）试管；（8）酒精灯；（9）试管架；（10）滴定管。

2. 实验仪器：四、实验步骤1. 酵母菌活化：将酵母菌菌种接种于含有葡萄糖和蒸馏水的锥形瓶中，置于37℃恒温培养箱中培养24小时。

2. 制备发酵液：取活化后的酵母菌液，按照1%的比例接种于含有葡萄糖的锥形瓶中，加入适量蒸馏水，搅拌均匀。

3. 调节pH值：用氢氧化钠或盐酸调节发酵液的pH值至4.5-5.0。

4. 控制温度：将发酵液置于37℃恒温培养箱中发酵。

5. 测定乙醇浓度：发酵过程中，每隔一定时间取出少量发酵液，用酒精计测定乙醇浓度。

6. 记录数据：记录发酵过程中乙醇浓度的变化情况。

7. 分析实验结果：分析影响酵母菌产生乙醇的因素，如温度、pH值、葡萄糖浓度等。

五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）在发酵过程中，乙醇浓度随时间逐渐升高，发酵至第5天时，乙醇浓度达到最高值；（2）在37℃恒温培养箱中，发酵效果最佳；（3）pH值为4.5-5.0时，发酵效果最佳；（4）葡萄糖浓度为10%时，发酵效果最佳。

2. 分析：（1）温度对酵母菌产生乙醇的影响：实验结果表明，37℃恒温培养箱中发酵效果最佳，说明酵母菌在适宜的温度范围内，发酵效率较高；（2）pH值对酵母菌产生乙醇的影响：实验结果表明，pH值为4.5-5.0时，发酵效果最佳，说明酵母菌在适宜的pH值条件下，发酵效率较高；（3）葡萄糖浓度对酵母菌产生乙醇的影响：实验结果表明，葡萄糖浓度为10%时，发酵效果最佳，说明酵母菌在适宜的葡萄糖浓度条件下，发酵效率较高。

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]1绪论引言随着社会的发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）的需求越来越大，而燃料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新的可再生能源代替现有的燃料能源。

其中，最受欢迎的是燃料酒精。

今年以来，世界各地积极要求发展生物燃料乙醇产业，建设燃料乙醇项目的热情空前高涨，主要原料是玉米。

利用生物质原料发酵法生产乙醇是全世界目前解决“能源危机”和“石油危机”最有效的途径之一。

燃料乙醇燃料乙醇，一般是指体积浓度达到%以上的。

燃料乙醇是一种取之不尽用之不竭的可再生能源，是目前唯一进入市场、应用最广泛、具有较为成熟的技术、可替代石油燃料的大宗可再生生物能源，它能够立竿见影地大幅度节省石油的消耗。

燃料乙醇是燃烧清洁的燃料，可在专用的乙醇发动机中使用，又可按一定的比例与混合，在不对原做任何改动的前提下直接使用。

使用含醇的汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。

燃料乙醇的优势燃料酒精最明显的一些优势是：一、来源广，可再生。

可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等。

二、无污染。

石油、天然气、煤矿等燃料能源的使用产生了很多环境问题。

例如：酸雨等环境污染，而燃料酒精产生的是二氧化碳和水，对环境无污染。

大致流程玉米—→粉碎—→加酵母糖化酶—→加水配料—→搅拌—→封膜—→发酵—→粗馏—→精馏—→成品乙醇发酵方式连续发酵：是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。

间歇发酵：间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。

由半连续发酵：是指在主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵则采用间歇发酵的方式。

由此可见，发酵的方式有多种选择，连续发酵有诸多优点，却有一个缺点，那就是一旦首罐发生染菌，就会连续多罐染菌。