中國(guó)農(nóng)學(xué)過(guò)報(bào)2010,26(7):354-359Chinese agricultural Science Bulletin甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展李文,王鑫,劉迎春',楊波2(吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)村能源硏究所,長(zhǎng)春130033:ˉ吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院洮南綜合試驗(yàn)站,吉林洮南137100摘要:分析了在不影響現(xiàn)有糧食作物種植結(jié)構(gòu)的前提下,利用“三北”地區(qū)邊際性土地資源發(fā)展甜菜乙醇能源的生產(chǎn)潛力及提高甜萊抗逆性和可發(fā)酵糖的調(diào)控途徑。介紹了甜萊原料預(yù)處理、發(fā)酵制取乙醇的高效菌株選育、發(fā)酵條件優(yōu)化與副產(chǎn)物綜合利用等甜萊酒精發(fā)酵技術(shù)的硏究與應(yīng)用進(jìn)展情況。認(rèn)為甜菜是一種抗鹽堿性很強(qiáng)的能源作物,在生物乙醇生產(chǎn)中具有重要價(jià)值。指出了甜萊乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題是利用邊際性土地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜萊原料,且需穩(wěn)定供應(yīng);高效低成夲的發(fā)酵菌種選育;為燃料乙醇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品尋找出既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的利用途徑關(guān)鍵詞:甜菜;乙醇;邊際性土地;菌種選育中圖分類號(hào):S216文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A論文編號(hào):2009-1957The Key Technologies and Advances in Research of AlcoholProduction from Sugar Beet FermentedLi Wen, Wang Xin', Liu Yingchun, Yang Bo(Institute of Energy Conversion, Jilin Academy of Agriculture Science, Changchun 130033Station for Agricultural Experimental Research in Taonan Jilin Province, Taonan Jilin 13710Abstract: Based on the premise of no effect on the present planting structure of grain crops, the paperanalyzed the potential productivity of energy of sugar beet ethanol and the regulation pathway to enhancestress-tolerance and fermentable sugars of sugar beet by using marginal land in the three north regions". Thepaper summarized the progress of research and application of alcohol fermentation of sugar beet, whichincluding technical methods of pretreatment for raw material, screening of efficient strains, optimizing offermentation conditions and multipurpose utilization of waste of alcohol fermentation. Sugar beet is kindenergy crops having strong ability of coping with salt and alkaline, which has important values for alcoholproduction. The paper indicated the key factors for industrialization of alcohol fermentation of sugar beet: it willsupply raw material stable by using marginal land, screening of cost-effective strains, seek theeco-environmental way to utilize waste of alcohol fermentationKey words: sugar beet; alcohol; marginal land; screening strain0引言作物。從20世紀(jì)90年代末,英國(guó)、法國(guó)和日本等一些中國(guó)是世界第二大能源消費(fèi)國(guó),能源供求矛盾突發(fā)達(dá)國(guó)家開始培育能源甜菜品種,并以甜菜為原料轉(zhuǎn)出。國(guó)際能源杋構(gòu)預(yù)測(cè):中國(guó)石油儲(chǔ)量只能開采17化燃料乙醇。在甜菜制取燃料乙醇效益日益得到肯年,此后中國(guó)將無(wú)油可采。為此,中國(guó)從2006年1月定,鹽堿荒漠化日趨惡化的情況下,為什么中國(guó)近年來(lái)開始實(shí)施可再生能源法,大力研究和開發(fā)生物質(zhì)能甜菜面積卻大幅度下降,甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢?如源。甜菜( Betavulgaris L.)屬于一種抗逆性較強(qiáng)的能源何正確認(rèn)識(shí)能源甜菜在生物能源產(chǎn)業(yè)中的地位及如何基金項(xiàng)目:國(guó)家甜菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助( nyct-25-01-0)第一作者簡(jiǎn)介:李文,男,1962年岀生,吉林省洮南市人,吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)村能源研究所副所長(zhǎng),研究員,研究方向:能源植物遺傳改良與生物質(zhì)能利用。通信地址:130033長(zhǎng)春市凈月開發(fā)區(qū)彩宇大街1363號(hào)吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)村能源中國(guó)煤化工m通訊作者:王鑫,男,1984年出生,吉林省洮南市人,助理研究員,研究方向:生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化與CNMHG收稿日期:2009-09-23,修回日期:2009-10-26。李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展355·適度發(fā)展甜菜乙醇產(chǎn)業(yè),需進(jìn)一步眀確。筆者試圖針菜起源于西亞、地中海沿岸及西歐一帶,具備各種抗逆對(duì)這一問(wèn)題,就甜菜轉(zhuǎn)化燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)基因。甜菜經(jīng)二百余年人工栽培,適應(yīng)在舒適的條件發(fā)展作一探討。下生長(zhǎng)發(fā)育,使其某些抗逆機(jī)能逐漸衰退,某些基因由1利用邊際性土地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜菜原料于長(zhǎng)期未能充分表達(dá)而逐漸處于休眠狀態(tài),成為所謂甜菜抗鹽堿,是一種喜鈉作物,能夠在含鹽量的隱性基因?，F(xiàn)代科學(xué)硏究表明,只要探明激活基因0.4%以下的土壤上正常生長(zhǎng),含鹽量高于0.4%甜菜生的條件和方法,創(chuàng)造適當(dāng)?shù)沫h(huán)境與條件就可以將生物長(zhǎng)受到抑制。但抑制到什么程度,在怎樣的鹽堿脅體內(nèi)固有而處于休眠狀態(tài)的隱性基因加以激活,使生迫下甜菜仍能生存,在現(xiàn)有的資料中不夠明確。目前物自身的潛能得以充分發(fā)揮?？鼓婊虻谋磉_(dá)需要有在甜菜抗逆性方面資料很少,硏究不夠深入,致使在邊多種基因誘導(dǎo)劑從各種信號(hào)傳遞途徑去激發(fā)有關(guān)的基際性土地上種植甜菜不能獲得理想的產(chǎn)量和含糖。而因。中國(guó)作物生理學(xué)會(huì)植物生長(zhǎng)物質(zhì)委員會(huì)秘書長(zhǎng)陳發(fā)展甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)是必須充分利用邊際性土虎保先生曾指岀,重視多種“逆境信號(hào)物質(zhì)的混用”,很地,這就要求必須加大硏究力度,重點(diǎn)解決“三北”(東可能是誘導(dǎo)農(nóng)作物提高抗非生物及生物逆境的一條有北、華北和西北)地區(qū)甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵基礎(chǔ)效途徑。脫落酸、水楊酸、甜菜堿與Ca等信號(hào)物質(zhì)在問(wèn)題,培育適于鹽堿、荒坡地種植的能源甜菜品種,研?植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,其主要功能是誘導(dǎo)植物產(chǎn)生究甜菜糖代謝網(wǎng)絡(luò)和合成機(jī)制,闡明能量轉(zhuǎn)化、富集和對(duì)不良生長(zhǎng)環(huán)境(逆境)的抗性,如誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗旱分配的調(diào)控機(jī)理。利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段通過(guò)調(diào)控功性、抗寒性、抗病性、耐鹽性等。它們作為一種逆境能基因的表達(dá)進(jìn)行產(chǎn)量、含糖和抗性(耐鹽堿、耐干旱)信號(hào),活化了有關(guān)的抗性基因。這是筆者研究組針對(duì)的定性改良,達(dá)到降低生產(chǎn)能耗(減少營(yíng)養(yǎng)、水和土地能源甜菜采用系統(tǒng)調(diào)控的理論依據(jù)。需求),提高生物學(xué)產(chǎn)量和擴(kuò)大甜菜適應(yīng)環(huán)境的目的。復(fù)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合由脫落酸(ABA)、多效近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些硏究單位開展了甜菜抗鹽堿轉(zhuǎn)基唑(MET)、赤霉素(GA3)、水楊酸(SA)、蕓薹素內(nèi)酯因工作,進(jìn)展較快。楊愛芳,趙仕蘭等采用農(nóng)桿菌介(BR)、萘乙酸(NAA)、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)、甜菜導(dǎo)法將來(lái)源于Elco的膽堿脫氫酶(CDH)基因(betA)堿(GB)、Ca及微量元素Cu、Zn、Mn的全部或幾種信和來(lái)源于擬南芥的 Na/Antiport基因分別轉(zhuǎn)入5個(gè)糖號(hào)物質(zhì),配合乳化劑和表面活性劑而形成。甜菜化控甜菜品種的叢生芽細(xì)胞,獲得了轉(zhuǎn)基因植株。在2%~技術(shù)體系由兩個(gè)相關(guān)部分組成:(1)復(fù)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)3%NaCⅠ脅迫下,少數(shù)轉(zhuǎn)基因植株仍生長(zhǎng)正常,顯示出劑系統(tǒng)化控技術(shù)。即在幼苗期、繁茂始期、繁茂中期和高耐鹽性。中科院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)生理成熟始期分次靈活地施用復(fù)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑硏究所(劉華、張洪霞)建立了甜菜遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。轉(zhuǎn)各施用時(shí)期各種信號(hào)物質(zhì)濃度不同,定向地調(diào)控生育基因技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的,但在甜菜抗鹽堿的遺過(guò)程中各器官的發(fā)育。幼苗期采用ABA、MET、GA傳改良中還必須與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合,顯然這只是NAA和Ca3及微量元素Cu、Zn、Mn;繁茂始期采用階段性成果,到實(shí)際應(yīng)用尚有很大距離。ABA、MET、BR、6-BA、GA3、NAA、GB和Ca2及微量目前,面對(duì)中國(guó)“三北”地區(qū)鹽堿地、山坡地、沙荒元素Cu、Zn、Mn;生理成熟始期采用始期采用乙烯利地等邊際性土地長(zhǎng)期未得到有效開發(fā),生物質(zhì)轉(zhuǎn)化對(duì)(Eth)、SA、BR、6-BA和Ca2及微量元素Cu、Zn、Mn資源的潛在需求巨大而現(xiàn)實(shí)供給嚴(yán)重匱乏等實(shí)際問(wèn)(2)在復(fù)合生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑系統(tǒng)化控條件下,相應(yīng)地改變常題,必須利用現(xiàn)有技術(shù),包括高產(chǎn)品種和紙筒育苗技規(guī)栽培技術(shù)。第一,采用紙筒育苗方式,增加栽植密度術(shù),采用化學(xué)調(diào)控技術(shù),突破燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料建立以群體構(gòu)成產(chǎn)量主體的技術(shù)路線。第二,在葉叢供給“瓶頸”。此課題組采用高產(chǎn)型品種,應(yīng)用系統(tǒng)化形成期重施氮肥,同時(shí)相應(yīng)增施磷鉀肥,從而能夠更好控技術(shù),在吉林西部含鹽量0.4%-0.8%,pH8.0-8.5的地增強(qiáng)根系活力和適應(yīng)甜菜生育的需要,同時(shí)也有利鹽堿地上,實(shí)現(xiàn)了甜菜平均公頃產(chǎn)量45t、可發(fā)酵糖量于密植增產(chǎn)。達(dá)18%~20%的目標(biāo)。甜菜系統(tǒng)化控是應(yīng)用復(fù)合植物2高效低成本的發(fā)酵菌種培育生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑從種子萌發(fā)開始對(duì)甜菜的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行定酵母是發(fā)酵工業(yè)的靈魂,優(yōu)質(zhì)酵母對(duì)于其產(chǎn)品的向誘導(dǎo),在全生育期促進(jìn)甜菜與環(huán)境、個(gè)體與群體、根產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)效率等方面都有決定性的作用。甜菜體與地上部,植株外部形態(tài)與內(nèi)部生理功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)乙醇工業(yè)化中國(guó)煤化工有可以接受的產(chǎn)栽培甜菜是在人工選擇的作用用下,由野生普通率,因此馴亻CNMHG強(qiáng)、活性高的乙甜菜(B. Vulgaris)逐步培育而形成的。野生普通甜醇菌種至關(guān)里要,是米制取燃科乙醇的關(guān)鍵技術(shù)。356中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)htp:!/ww.casb. org. cn在固體發(fā)酵菌種研究方面,人們?cè)诟牧冀湍妇耐瑫r(shí),代的自然分離、選擇,以防止異核體的存在也正在研究將運(yùn)動(dòng)單胞菌用于固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)利用基因組 shuffling技術(shù)對(duì)產(chǎn)酒精酵母菌株進(jìn)行2.1耐高濃度酒精及底物的酵母菌株改造,提高利用酵母生產(chǎn)酒精的產(chǎn)酒率,從而降低利用在傳統(tǒng)的酒精發(fā)酵工藝中,所用糖質(zhì)量濃度一般微生物生產(chǎn)酒精的生產(chǎn)成本。采用基于基因組改組技為0.16-0.25gmL,所用的酵母菌只能產(chǎn)生體積分?jǐn)?shù)術(shù)構(gòu)建對(duì)高溫、高乙醇濃度、高滲透壓和低pH值具有為6%~12%的乙醇;更高的底物濃度和乙醇濃度對(duì)酵多重抗性的高效工業(yè)生產(chǎn)酒精酵母,首先利用誘變、馴母菌生長(zhǎng)和發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生抑制作用。選育耐高濃度酒精化的方法獲得對(duì)高溫、高乙醇濃度、高滲透壓或者低及底物的酵母,使成熟發(fā)酵醪的酒精濃度提高,節(jié)省發(fā)pH值單一性狀表現(xiàn)優(yōu)良的菌株,構(gòu)建正突變基因組酵和蒸餾過(guò)程中的能量消耗,提高設(shè)備利用率,減少勞庫(kù);然后利用電融合方法對(duì)上述菌株的原生質(zhì)體進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度和提高酒精產(chǎn)量。 Lemann將釀酒酵母(不多輪遞推式融合,將這些正突變菌株的全基因組進(jìn)行耐髙滲)與蜂蜜酵母( S. mellis)(能耐40%以上的葡萄反復(fù)隨機(jī)重組。最后通過(guò)髙通量程序篩選具有多重抗糖)作為親株進(jìn)行原生質(zhì)體融合,獲得融合子在35%葡性的優(yōu)良菌株,進(jìn)而對(duì)篩選出來(lái)的優(yōu)良菌株進(jìn)行相關(guān)萄糖培養(yǎng)基中產(chǎn)乙醇的速度為親株的3倍和7倍。國(guó)的生理生化特性硏究。內(nèi)侯紅漫等人利用原生質(zhì)體融合技術(shù)將清酒酵母2.2釀酒酵母基因工程菌( Saccharomycessake Yabe)與K氏釀酒酵母為了進(jìn)一步提高燃料乙醇產(chǎn)出率,在發(fā)酵過(guò)程中Saccharomycescerevisiae K)融合也獲得了耐較高酒需要加入纖維素分解菌或酶制劑將基質(zhì)中的纖維素和精濃度的融合株。半纖維素分解為五碳糖,而普通酵母不能利用發(fā)酵液原生質(zhì)體融合技術(shù),在酵母菌種優(yōu)良性能的整合中的五碳糖,因此需要將木糖異構(gòu)酶基因引入釀酒酵方面越來(lái)越顯示出它特有的優(yōu)越性。原生質(zhì)體融合技母。其選育要點(diǎn)是術(shù)又稱細(xì)胞融合技術(shù),是指兩種不同的親株酶法去壁(1)用紫外線照射和氯化鋰夾層平板培養(yǎng),對(duì)菌株后得到的原生質(zhì)體(球),置于高滲溶液中,在一定融合進(jìn)行復(fù)合誘變。UV處理15W30cm照射20s,并在平劑的促融作用下使兩者相互凝集并發(fā)生細(xì)胞之間的融板中加入氯化鋰0.3%w/),進(jìn)行單菌株分離、培養(yǎng)和合,進(jìn)而導(dǎo)致基因重組,獲得新菌株的育種方法。與其保藏。他育種技術(shù)相比,其具有雜交頻率較高、受接合型或致(2)將耐受性較好的酵母菌株作為出發(fā)菌株,引入育型的限制較小和遺傳物質(zhì)更為完整,并且存在著兩細(xì)菌木糖異構(gòu)酶基因(xylA),進(jìn)行木糖代謝途徑改造株以上親株同時(shí)參與融合形成融合子的可能性等優(yōu)篩選岀C5℃6糖共發(fā)酵菌株。點(diǎn),提高菌株產(chǎn)量和品質(zhì)的潛力較大。其技術(shù)要點(diǎn)是(3)燃料乙醇轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。甜菜制取(1)原生質(zhì)體的制備與再生。去除細(xì)胞壁,形成裸燃料乙醇既可采用固態(tài)發(fā)酵( solidstatefermentation,露的原生質(zhì)體,主要采用生物酶法。不同的菌種應(yīng)用SSF)法亦可采用液態(tài)發(fā)酵法,但前者優(yōu)越得多。第不同的酶,例如,放線菌和細(xì)菌多用溶菌酶;而酵母和與液體發(fā)酵相比較,在產(chǎn)量不變的前提下,固體發(fā)霉菌主要用蝸牛酶、 Zymolyase或纖維素酶。酵節(jié)約能30%,原料處理和產(chǎn)物提取可分別節(jié)省開支原生質(zhì)體制備前一般需用EDTA或EDTA和70%~80%。第二,乙醇的SSF發(fā)酵過(guò)程更具吸引力巰基乙醇做預(yù)處理;制備過(guò)程中要注意始終維持適當(dāng)蒸餾過(guò)程成本優(yōu)勢(shì)大,產(chǎn)物的產(chǎn)率較高,提取容易,而的滲透壓,防止細(xì)胞的破裂,并且也有助于酶與底物的且蒸餾殘?jiān)滋幚?且其固體廢棄物或菌體可以作為結(jié)合;還需注意原生質(zhì)體化率并非越高越好,太高往往另一SSF操作的基質(zhì)。會(huì)導(dǎo)致再生率的降低3原料預(yù)處理(2)原生質(zhì)體融合。促進(jìn)細(xì)胞融合的方法主要有3.1基質(zhì)的粒度生物學(xué)法(即采用病毒促進(jìn)融合)化學(xué)融合法和電處甜菜根體粉碎得細(xì),可提高利用率和乙醇產(chǎn)量,但理融合法。表面活性劑聚乙二醇(PEG)是最常用的融原料過(guò)細(xì)又影響氧在基質(zhì)內(nèi)傳遞。Gani利用甜菜為合劑。底物,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)單胞菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,在其他因素(3)優(yōu)良融合子的檢出。融合子的檢岀主要依靠不變的情況下,研究甜菜顆粒大小對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響原生質(zhì)體制備前的親株的選擇性遺傳標(biāo)記來(lái)進(jìn)行的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國(guó)煤化工T的提高(表1)優(yōu)良融合子的檢出方法很多,主要有利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型、3.2水分CNMHG抗藥性、熒光染色等。在檢出的過(guò)程中,一般要進(jìn)行數(shù)水是發(fā)酵的土安妹,增喬基官水量是決定固態(tài)李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展357表1甜菜顆粒大小對(duì)固態(tài)發(fā)酵的影響的玉米乙醇技術(shù)相比,該技術(shù)具有投資少成本低、出酒率高、生產(chǎn)工藝兼容性強(qiáng)、污染程度低等一系列明顯顆粒大小mm發(fā)酵時(shí)間h乙醇濃度/gL殘?zhí)呛?優(yōu)勢(shì)128.24乙醇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品利用途徑4.1液態(tài)發(fā)酵法副產(chǎn)品利用途徑24.6(1)濃縮燃燒技術(shù)。將廢液濃縮后通過(guò)特制的爐子進(jìn)行燃燒,使?jié)饪s液全部徹底燒完。燃燒后的鍋灰發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素之一,維持發(fā)酵過(guò)程一定的是具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值、含鉀量較高的鉀灰。在甘蔗糖水分含量是實(shí)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵過(guò)程成敗的關(guān)鍵。Gam在蜜生產(chǎn)乙醇的廢水處理方面,國(guó)內(nèi)采用工廠余熱濃縮研究甜菜發(fā)酵時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著甜菜含水量的增加,乙醇生廢水,而后噴回鍋爐燃燒發(fā)電的方法,解決了甘蔗糖蜜成速率由初期的增加到后期的減少,中間經(jīng)歷一最大生產(chǎn)乙醇廢水零排放問(wèn)題。這一方法同樣適用于采用值。在甜菜含水量75%~80%之間乙醇生成率較高。液態(tài)發(fā)酵法的甜菜乙醇生產(chǎn)甜菜根體平均含水量為75%,原料磨漿后含水量要降(2)生化處理技術(shù)。利用微生物(厭氧菌、好氧低,因此乙醇生產(chǎn)過(guò)程中需要增加水分。一般可采用菌)降解水中COD、BOD。首先將乙醇廢醪經(jīng)沉沙池向發(fā)酵器內(nèi)通濕空氣,增加發(fā)酵器內(nèi)空氣的相對(duì)濕度處理,進(jìn)行固-液分離,將固體部分脫水干燥回收蛋或在翻料時(shí)進(jìn)行加水等方式解決白飼料,然后將固-液分離后的液體部分用離心泵送3.3發(fā)酵條件優(yōu)化入沼氣發(fā)酵罐,發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)脫水、脫硫后進(jìn)張杰等對(duì)甜菜發(fā)酵生產(chǎn)酒精的條件進(jìn)行了研究,入儲(chǔ)氣罐。最后對(duì)沼氣發(fā)酵廢液、沼渣進(jìn)行COD檢確定了液體種子營(yíng)養(yǎng)基配方:20g馬鈴薯,100onL測(cè),檢測(cè)后的沼氣發(fā)酵廢液可直接澆灌農(nóng)田,沼渣用水,20g葡萄糖,3g無(wú)水硫酸鎂,1.5g磷酸二氫鉀,自作肥料。然pH,121℃滅菌15min。采用了固態(tài)發(fā)酵的方法,對(duì)4.2固態(tài)發(fā)酵法副產(chǎn)品利用途徑發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,編號(hào)為1308.1的南陽(yáng)混固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精產(chǎn)生的甜菜渣,一般含粗纖合釀酒酵母菌發(fā)酵效果最好。發(fā)酵的最佳條件是先對(duì)維20%-30%,粗脂肪06%左右,粗蛋白7%10%,無(wú)氮發(fā)酵的培養(yǎng)基滅菌,發(fā)酵液pH控制在5-55之間,接浸出物54%65%。它是一種粗飼料,可用于喂養(yǎng)牲種量為15mL,發(fā)酵時(shí)間為48h,在此條件下,殘?zhí)呛?但由于其含有較多游離氨基酸,大量飼喂易引起腹量最低,酒精濃度最高,乙醇得率為5:027mL(80g)。瀉。甜菜乙醇廠在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣量很大,處在發(fā)酵過(guò)程中當(dāng)初始pH值發(fā)生變化時(shí),殘?zhí)呛考捌淅聿患皶r(shí)易發(fā)臭變質(zhì)。劉曉蘭等叫利用飼料酵母和能酒精含量也會(huì)發(fā)生變化。隨著pH值的逐漸增大,殘?zhí)欠纸鈴U粕中果膠和纖維質(zhì)的霉菌,以甜菜廢粕為基質(zhì)含量隨著降低,而酒精含量也相應(yīng)的增多。當(dāng)pH值在添加營(yíng)養(yǎng)鹽,進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵后的產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含50-5之間時(shí),產(chǎn)生的酒精量最多,殘?zhí)呛渴Ｓ嗟牧窟_(dá)15%(干重)以上。王疆元等以甜菜渣為主要原最少,意味著發(fā)酵結(jié)束。因甜菜的自然pH在50-57料,以曲霉菌株XAP1312和XAP132及蛋白生產(chǎn)菌之間,從節(jié)約成本方面考慮可以采用自然pH進(jìn)行發(fā)產(chǎn)阮假絲酵母菌株SD和SL為菌種,混合發(fā)酵,一次性酵,效果也是良好的中試生產(chǎn)所得產(chǎn)品的粗蛋白含量達(dá)4421%,比原甜菜目前世界最先進(jìn)的技術(shù)是生物活性引透技術(shù),渣提高了3721%;蛋白質(zhì)的氨基酸組成齊全,且具有該技術(shù)(英文縮寫B(tài)AP)由三個(gè)方面組成,即用于降芳香氣味;果膠酶活力平均達(dá)768ug/mL。由此可見解植物細(xì)胞壁的植物細(xì)胞BAP酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用;采用甜菜榨經(jīng)微生物發(fā)酵使其轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白,不但用反向固化方式將工業(yè)性應(yīng)用的生物生產(chǎn)成為固態(tài)可以解決這些問(wèn)題,而且大幅度增加蛋白質(zhì)含量。從粉狀;以及在工業(yè)應(yīng)用中可以多種酶一次性投放。上述研究結(jié)果可以看出,采用不同的菌種和處理方法,香港和寶國(guó)際206年開始擁有處于世界領(lǐng)先地位產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量差別很大。的生物活性引透生產(chǎn)非糧食類乙醇技術(shù),并在寧夏采用固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生的廢渣顆粒在2西部光彩產(chǎn)業(yè)基地設(shè)立了生產(chǎn)示范基地。該技術(shù)利mm左右,較制糖后的渣粕小得多,可以直接進(jìn)行用生物酶將甜菜磨漿后與渣料一同發(fā)酵、蒸餾,直接SF發(fā)酵生用甜菜為原料生產(chǎn)乙醇,改寫了甜菜乙醇寄生于其節(jié)。用甜中國(guó)煤化工去了磨制漿環(huán)他工業(yè)的歷史。與傳統(tǒng)的甜菜乙醇或國(guó)內(nèi)普遍采用見公式1YHCNMHG飼料的工藝流程中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)htp:!/ww.casb. org. cn單種培養(yǎng)→混均種子甜菜渣一加輔料亠攪拌均勻一發(fā)酵一氣流干燥→飼料產(chǎn)品(1)5研究展望物量酶解同步發(fā)酵技術(shù),以充分利用甜菜原料中的纖5.1甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題維素和半纖維素。采用液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇,應(yīng)探索甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須解決以下關(guān)鍵問(wèn)題:首達(dá)到清潔生產(chǎn),正常生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污水和廢渣排放的最先是利用邊際性土地生產(chǎn)高可發(fā)酵糖量的原料,且需佳工藝流程,從而提高乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)定供應(yīng);二是選育高效低成本的發(fā)酵菌種并制定甜5.2關(guān)于甜菜乙醇的發(fā)展前景菜轉(zhuǎn)化燃料乙醇生產(chǎn)新工藝;三是必須為燃料乙醇生20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的能源危機(jī)已成為中國(guó)亟待產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品尋找出既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的利用途解決的問(wèn)題,而要同時(shí)解決能源危機(jī)和糧食安全問(wèn)題徑。解決第一個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是篩選抗逆基因型,培育最簡(jiǎn)捷有效的方法就是種植高能植物。中國(guó)曾提高蓄能、高抗脅迫性和高生物產(chǎn)量性狀的能源甜菜新倡用陳糧生產(chǎn)燃料乙醇,但糧食生產(chǎn)乙醇效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)品種,并將化控技術(shù)與紙筒育苗技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)低于甜菜和甜高粱(表2)。甜高粱與甜菜相比較,其組裝集成,建立逆境脅迫下提高甜菜可發(fā)酵糖含量的抗逆性(抗鹽堿和抗旱性)相仿,但甜髙粱制取乙醇有化控栽培工程”體系。在品種篩選上要?jiǎng)?chuàng)造簡(jiǎn)單有效一個(gè)難以解決的問(wèn)題,那就是甜高粱莖稈中的糖分極的逆境,重點(diǎn)是干旱和低氮條件,在多個(gè)地點(diǎn)建立旱圃易轉(zhuǎn)化,加工期只有20天左右。這一瓶頸問(wèn)題至今和低氮圃,鑒定甜菜的抗逆能力。在選系早代,至少經(jīng)尚未突破,而甜菜不存在這樣問(wèn)題,它的加工期長(zhǎng)達(dá)半歷一次非生物逆境和一次密植選擇。應(yīng)在目標(biāo)地區(qū)施年。既然甜菜制取乙醇具有這樣大的優(yōu)勢(shì),為什么中行自然鑒定,以達(dá)到選系目的。建立逆境選擇壓力要國(guó)種植面積會(huì)大幅度減少,甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢?以盡可能揭示群體內(nèi)的遺傳方差為度。近階段要通過(guò)1991年中國(guó)甜菜面積78.34萬(wàn)hm,至2000年之后減不斷從國(guó)外引進(jìn)外來(lái)種質(zhì),加大選擇壓力、加強(qiáng)選擇手少到每年47.6萬(wàn)hm2。其原因是多方面的,一是20世段,以提高雜交優(yōu)勢(shì)水平。在實(shí)施甜菜“系統(tǒng)化控”的紀(jì)末,由于制糖虧損,部分糖廠破產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn),制糖原料條件下,加大栽培密度和水肥管理等措施,將“系統(tǒng)化產(chǎn)區(qū)進(jìn)行調(diào)整,向玉米、綠豆等價(jià)格較高的作物轉(zhuǎn)移控”與“傳統(tǒng)栽培措施”進(jìn)行有機(jī)融合和配套,形成新的。二是用玉米制取乙醇得到了國(guó)家補(bǔ)貼,國(guó)家對(duì)燃栽培體系,使邊際性土地上的甜菜生產(chǎn)按照目標(biāo)設(shè)計(jì)料乙醇生產(chǎn)企業(yè)免征6%可增殖稅,噸乙醇補(bǔ)貼1370進(jìn)行。元,利潤(rùn)空間較大,從而忽視了甜菜乙醇的發(fā)展。2008乙醇轉(zhuǎn)化菌種是生物質(zhì)能源利用的一個(gè)“瓶頸”,年后國(guó)家發(fā)改委逐步降低直至取消對(duì)了乙醇企業(yè)的補(bǔ)乙醇對(duì)于用來(lái)發(fā)酵的酵母具有很高的毒性,因此必須貼。今后燃料乙醇企業(yè)必須盡快培養(yǎng)自身的自主盈利加大工作力度馴化篩選耐乙醇能力強(qiáng)、活性高的乙醇能力,只有能自主盈利的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)才有生存酵母,并根據(jù)乙醇酵母的生理、生化特性制定高乙醇轉(zhuǎn)的空間。面向未來(lái),甜菜乙醇產(chǎn)業(yè)應(yīng)有廣闊的發(fā)展前化率的生產(chǎn)新工藝。為了提高乙醇產(chǎn)率,要探索全生景,原因如下表2東北地區(qū)制取燃料乙醇三種原料作物間的比較作物名稱甜菜高粱可發(fā)酵糖量或淀粉16-1862~7013~17.5濟(jì)產(chǎn)量thm2)35-506-935~50最高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(thm2)原料乙醇產(chǎn)量(kgt)83.3~112.0單位面積乙醇產(chǎn)量(kghm2)2915~56002113~3580600-4880270-2801300~1400噸乙醇耗原料量t中國(guó)煤化工11~14噸乙醇原料成本(元1)CNMHG噸乙醇效益(元)1140-20701000-2080李文等:甜菜制取燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)及其研究進(jìn)展(1)甜菜具有高產(chǎn)、高糖、適應(yīng)性廣、抗鹽堿性強(qiáng)等中國(guó)糖料,20001):5-8特性,根體中的糖分可為酵母直接利用轉(zhuǎn)化乙醇叫2,李蔚農(nóng),王榮華,王維成,等NC脅迫對(duì)甜菜生長(zhǎng)的影響門中國(guó)糖比淀粉制取酒精節(jié)省了淀粉糊化與糖化兩個(gè)耗能過(guò)料,2007(2):17-19[6]楊愛芳,趙仕蘭,等利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造甜菜耐鹽新種質(zhì)[山東程。應(yīng)用甜菜生產(chǎn)乙醇,能量效率高、成本低廉,是可農(nóng)業(yè)科學(xué)以規(guī)?；?、工業(yè)化、商業(yè)化生產(chǎn)乙醇的非糧生物質(zhì)原[7聶緒昌,田風(fēng)雨甜菜育種與良種繁育U哈爾濱黑龍江科學(xué)技術(shù)料,不存在與糧爭(zhēng)地的問(wèn)題。出版社,1982:1-6(2)國(guó)家對(duì)糖料作物的計(jì)劃面積為2066萬(wàn)hm2,(8 Sakamoto A, Murata N. Genetic engineering of glycinebetaine扣除甜菜33.3萬(wàn)hm2,糖料甘蔗146.7萬(wàn)hm2,尚有26.7synthesis in plants: current status and implications for enhancement萬(wàn)hm2可用于發(fā)展能源甜菜。說(shuō)明適度發(fā)展甜菜乙醇o(jì)f stress tolerance[]. Journal of Experimental Botany, 2000, 51并不影響糖料生產(chǎn),不存在與糖爭(zhēng)地的問(wèn)題。[9]趙勇,馬雅琴,翁躍進(jìn)鹽脅迫下小麥甜菜堿和脯氨酸含量變化門(3)中國(guó)發(fā)展甜菜燃料乙醇在工藝和設(shè)備上不存植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2005,31(1):103-106在根本性、長(zhǎng)期性的障礙。中國(guó)現(xiàn)有的日加工1000t10 Lemann R, Margalith P. Intracellular and extracellular ethanol[J]J以上的甜菜糖廠,一般都有用糖蜜生產(chǎn)食用酒精設(shè)Appl Microbial Biotechnology, 1986, 23(5): 198-200.備。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上増?zhí)泶驖{等少量設(shè)備,即可投入l]侯紅漫,吳怡瑩清酒酵母與釀酒酵母原生質(zhì)體融合的研究門.生物技術(shù),9955(1):16-19生物燃料乙醇生產(chǎn),既減少設(shè)備投資,又提高設(shè)備利用12]吳振強(qiáng)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)與應(yīng)用隊(duì)北京:化學(xué)工業(yè)出版社206率。也可利用大型玉米酒精廠加以改造,建成甜菜乙11-20.醇企業(yè)。從糖汁提取、濃縮、發(fā)酵、蒸餾和脫水等工藝[13]張杰,姜月,程大友,等甜菜固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的條件優(yōu)化中國(guó)均為成熟技術(shù)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(5):72-7(4)甜菜在無(wú)霜期短或不穩(wěn)定的地區(qū)均可以種植14]劉曉蘭,劉曉艷,鄭喜群,甜菜廢粕固態(tài)發(fā)酵轉(zhuǎn)化單細(xì)胞蛋白飼料[中國(guó)甜菜糖業(yè),1995(6):23-26.甚至不可以種植玉米等糧食作物的鹽堿地也可以正常[15]王疆元郝崢嵥甜菜渣生產(chǎn)蛋白飼料及果膠酶中試工藝研究門種植甜菜。在“三北”地區(qū)發(fā)展甜菜乙醇生產(chǎn),可加速新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),19955):21-23致富步伐,縮小與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的差距,對(duì)于鞏固邊[16]黎大爵甜高粱可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),200疆,構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)具有重要作用35(8):1021-1024.17]張志鵬楊鎮(zhèn),朱凱等可再生能源作物一甜高粱的開發(fā)利用[J雜糧作物,2005,25(5):334-335參考文獻(xiàn)卬]鄧可蘊(yùn),張魯江賀亮中國(guó)農(nóng)村地區(qū)能源形勢(shì)分析門農(nóng)業(yè)工程學(xué)U8]王峰成喜雨吳大祥,等甜高粱莖稈汁液酒精發(fā)酵及其經(jīng)濟(jì)可行性研究門釀酒科技,2006,4(2):42報(bào),1998,14(2):19-25[1]9]王瑩,張峰龍賈茹診,等甜高粱莖汁酒精發(fā)酵研究與應(yīng)用進(jìn)展[2]林宗虎論未來(lái)的中國(guó)能源[自然雜志,2001,23(3):125-130可再生能源,2007,25(1):51-542 fussy. awkes F R. Continuous fermentative hydrogen[20]蔡葆張文斌黃彩云開發(fā)能源甜菜產(chǎn)業(yè)勢(shì)在必行[中國(guó)糖料,production from sucrose and sugar beet []. Hydrogen Energy, 2005,[21]史淑芝,程大友,生物質(zhì)能源作物一能源甜菜的開發(fā)利用[J中國(guó)[3 Melvin G R, Cannellstration and biomass energy農(nóng)學(xué)通報(bào),2007,23(11:416-41offset: theoretical, potential and achievable capacities globally, in[22]袁振宏吳創(chuàng)之,馬隆龍,等生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)M]北京:化Europe and the u kU. Biomass and Bioenergy, 2003, 24(2): 97-116學(xué)工業(yè)出版社,2005:105-1124]李雅華,崔平,王艷玲甜菜種質(zhì)芽期耐鹽性及鑒定方法的研究中國(guó)煤化工CNMHG