分析生物发酵产丁醇研究进展

刘熠坤

【摘 要】随着我国生物化工技术的不断发展，生物丁醇的研究技术也逐渐的发展起来，成为世界各国研究的热点，其主要将可再生原料进行生物发酵来生成丁醇，相比其他的生产丁醇的方法，发酵方法能够有效的降低生产的成本，丁醇制取技术的不断发展，促进了丁醇生产工艺的进步。

【关键词】生物发酵；产丁醇；研究进展

丁醇最为重要的化工原料在工业领域得到了有效的应用，并且随着丁醇制取技术的不断发展，应用的范围会越来越广泛。丁醇作为可再生能源是丙酮丁醇发酵的重要产物，在使用的过程中具有良好的燃料性能，因此而受到了广泛的关注。经济发展导致的环境问题日趋严重和能源出现严重的危机，使生物发酵产丁醇具有广阔的发展前景。

一、淀粉类以及糖类原料发酵制取丁醇研究进展

在工业上生产的生物丁醇主要是以淀粉和糖类作为原料并利用传统发酵的方法来制取丁醇。在发酵的过程中，细胞的浓度和高浓度底物以及产物抑制等因素的影响会使生产率和细胞质量受到一定的影响，一般情况下的浓度都较低。在实际的生产过程中为了能够有效的促进细胞的生长使生产的效率得到提高，相关的专家研制出了新的发酵工艺和技術，主要有主料分批发酵和两段法发酵以及细胞循环技术和细胞固定化技术。近些年来，在制取丁醇的过程中充分考虑到粮食的安全和生产原料的成本，选用了淀粉和芭蕉芋淀粉以及菊苣和大丽花等作为发酵原料来制取丁醇，这些非粮食作物在制取丁醇的过程中成本较低，是当前相关研究的主要热点问题。在发酵木薯生产丁醇的过程中适量的加入酵母粉能够有效的促进细胞的代谢，使细胞由产酸期向产溶期转化的速度加快，有效的缩短了发酵过程中的迟滞期，有效的提高了丁醇的产量，而且在发酵的过程中丁醇的产率和转化率都得到了很大程度上的提高。另外，在利用西米淀粉作为发酵底物进行丁醇发酵的过程中，获得丁醇的总量和总溶剂量是9.85g/L以及16.70g /L，但是产率是相对较低的；通过利用酶解液为发酵主要原料，发酵产丁醇的产量是9.79g/L；首次使用新鲜的芭蕉芋作为发酵底物，通过运用中心组合实验的方式将发酵的条件进行优化后，发酵丁醇的产量可以达到12.75g/L；利用菊芋汁水解液最为原来来制取丁醇的研究中，在发酵的过程中发酵培养基不需要加入氮源和生长因子，在良好的发酵条件下，丁醇的产量一般可以达到11.20g/L。

二、纤维类原料发酵制取丁醇研究进展

木质纤维类的主要原料有玉米秸秆和玉米芯以及稻草秸秆等一些粮食作为的秸秆和林业的废弃物等。近些年来随着我国能源危机不断的加剧，木质纤维类原料显示出了其独有的价值，能够有效的解决我国资源紧张的状况，并且得到了国内和国外在生物发酵产丁醇领域的极大关注。利用大麦秸秆和玉米秸秆以及柳枝稷的水解溶液作为发酵产丁醇的底料，通过发酵后得到的结果可以看出小麦秸秆在发酵的过程中不需要进行任何的脱毒处理就可以直接利用，发酵工序结束之后所得到溶剂产量可以达到25.0g /L左右，而对于大麦秸秆和玉米秸秆以及柳枝稷水解液则无法得到一样的发酵效果，因此无法进行有效的利用。

相关专家想用较浓的正磷酸和氢氧化钠对稻杆进行有效的处理，相对于没有经过处理的原料进行发酵，一千克稻杆总的溶剂产量由原来的10克提高到了62克；把玉米芯水解液作为发酵底物，在研究的过程中可以看出乙酸铵和木糖的成分发酵的过程中起着一定的调控作用，使丁醇制剂的产量可以达到20.60g/L.我国利用木质纤维作为发酵的原料来制取丁醇的研究已经取得了较好的研究效果，通过对玉米秸秆最为原料把膜生物反应器和发酵系统相耦合来进行丙酮丁醇连续发酵，丁醇在发酵过程中的产率可以达到0.31g/（L·h）；玉米秸秆水液为底料，通过发酵产丁醇的总量为6.58g/L；利用高浓度木薯渣水解液发酵产生丁醇的过程中，利用纤维床生物反应器偶连器提技术对发酵的原料进行分批补料进行发酵，丁醇的总产量和溶剂的产量可以达到76.3L和108.6L；以玉米纤维素水解的产物作为底料，不需要进行任何的脱毒处理，发酵产丁醇的溶剂产量和丁醇的产量分别是12.8g/L和9.2g/L。

三、结束语

丁醇作为一种新型的绿色生物燃料，会以其独有的特点得到广泛的应用和认可，通过生物发酵产丁醇的工艺不需要太多复杂的过程，因此生物丁醇具有非常大的市场潜力，能够有效的缓解我国能源紧张的现状。

参考文献：

[1]曹畅，闵伟红.丁醇生物发酵的研究进展与前景[J].农产食品科技， 2011（3）：93-97.

[2]平振杰，苏亚蕊，关爱民，等.替代原料发酵产生物丁醇及其他高级醇的研究进展[J].中国酿造，2015，34（8）：5-10.

[3]王洪，罗惠波，廖玉琴，等.发酵法产丁醇的研究进展[J].中国酿造，2017， 36（4）：10-14.endprint