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1、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201比纪70年代以来作为可能代替酵母进行酒粘发酵菌种而广泛研究的对象。于酵母菌相比冇其优势：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，冇利于连续发酵、无载体固定化等先进工艺來降低成木。运动发酵单胞菌要求的发酵pH较髙，在6.5左右。关键词：细菌，发酵，酒粘研究方向：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
2、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，人米等。1.菌种的选育与改良运动发酵单胞耐酸菌株的诱变筛选。ci.原始菌种:ZymomonasmobilisATCC31821，由江南大学生物【•.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屮,得到一株能在pH4.5时进行酒粕发酵的菌株，其酒粋产量为66.7g/L,与原菌株在pH6.5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°C,pH4.5,初糖质冕浓度150
3、g/L,酵母膏质量浓度4g/L,蛋白腺质最浓度为2g/L时，该菌的酒精产量达到最大，为71.7g/Lob.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,既降低了成木又简化了工艺，为细菌酒精发酵的丁业化奠定基础。通过对运动发酵单胞菌原始菌椒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
4、菌株与出发菌株以及酵母发酵性能的比较表叨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52.18g・L-1提高了4.46g・L-1，而且最终乙醇质量浓度、总糖出洒率、总糖利用率均比酵母高岀约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250g・L・1总糖、10g・L・1酵母膏、2g-L-1KH2PO4、0.5g•L-1(NH4)2SO4、1g・L-lMgSO4・7H2O,pH5.5的培养基最有利于ZM62322的发酵，发酵时间短，产乙醇多，c,把
5、地衣型芽沦杆菌淀粉酶基因，糖化酶基因克隆进PKT210并于质粒PGN86结合再导入运动发酵单细菌，就可使其直接利用淀粉了。2.发酵工艺及条件研究A.将生产上常用的糖化菌(Asp.niger3.4309)与酒精产生菌(Z.mobi1is)共同固定在海藻酸钙凝胶中，以淀粉为原料进行固定化细胞酒粹发酵实验，当PH为5.0〜5.5,温度为30°C〜33°(?时乙醇产率最高(Yp/s可达0.39)。而淀粉浓度、通气最对共固定化细胞酒精发酵冇显著彩响，二者存在着较强的交互作用，在发酵过程中根据淀粉粘度情况调节通气量将冇助于提高乙醇产率。B,酒精生产过程中，产生
6、了大量的酒糟废液。若不进行适当处理，将会对环境造成严重的污染。研究了酒糟直接回流、酒糟滤液回流和酒糟离心回流的情况以及不同的营养组介对细菌酒精全回流发酵的彩响。结果衣明:过滤后的酒糟废液，代替原來的拌料用水,循环用于酒精生产,可以实现酒糟的全回流。在回流发酵进行了八批后，洒梢产量稳定在67.1g/L以上比没冇回流时的65.2g儿略冇提高。而在回流中，并不需要每次都添加氮源，这样可以减少发酵有害物质的积累，有利于实现酒糟滤液全冋流。B,对菌种:ZymomonasmobilisATCC31821(山江南大学生物工程学院生物资源研究室保藏.)，超过I15
7、g/L的乙酸就会对细菌的发酵产牛较强的抑制。当过多的酸扩散到细胞内部,高浓度的H+增加了质子泵的负荷，由于细胞内部没有足够的ATP水解酶和能量库,质子泵就不能完成运输人虽H+的任务，这种平衡就会被破坏。最后的结果是，过多的酸使细胞质酸化，导致细胞受到抑制或引起细胞死亡。糠醛会发生氧化反应，形成了对酒精发酵抑制作用较小的物质II夫喃乙酸，同时乙醛和廿油也会通过还原反应生成乙醇，在较低的糠醛浓度(0〜210”L)lit,糠醛可能阻止了酒精的氧化反应，而使酒精产量有所提高。但是当糠醛浓度高于410g/L时,过多的糠醛抑制了细菌酒精发酵。在pH为4.5时，
8、酒精产量达到最人值，糖利用率也与最大值相接近。酵母膏、蛋白豚为细菌的生氏提供了冇机氮源和营养因子.但是,浓度过高也不利于乙
