《生物发酵产丁醇进展》
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[摘 要]生物发酵产丁醇是以碳水化合物为主要原料,同时进行预处理,在经过丁醇发酵微生物种子液制备、发酵等过程生产丁醇,有效降低了丁醇生产成本,简化生产工艺,大大提升生产效率.充分利用碳水化合物来发酵并生产丁醇,在此環节充分借助微生物学、生物化学、细胞学、遗传学等理论知识为技术基础,并结合电子计算机、化工等现代工程技术来生成丁醇,生成大量可代谢产业.本文主要针对生物发酵产丁醇进行具体分析.
[关键词]生物发酵；丁醇；研究进展
中图分类号：TQ223.124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0295-01
前言
鉴于近几年出现的环境污染及资源紧缺等问题,生物发酵行业已经得到人们越来越多的关注和重视,生物发酵产丁醇工艺中,将能源的多元化和发展潜力得到集中体现.生物发酵行业是以生物技术来代替化学合成技术进行燃料生产,有效运用可再生生物资源替代原有的不可再生资源,提倡天然、绿色、环保,以环境保护为主要目标,积极体现循环经济可持续发展的战略思想.利用现代技术来生产丁醇,从而在市场上出现了丁醇这一新型燃料,其操作工艺对人员技术的要求很高,主要具有经济性、实用性、节能环保等优势,所以成为当前微生物发酵行业的主要趋势.
一、丁醇的相关介绍
丁醇属于无色液体,有酒味,英文总称为：butanol, butyl alcohol,其蒸汽可与空气形成爆炸性混合物,是有机合成中,制备丁醛、丁酸、丁胺、乳酸丁酯等的主要原料之一.沸点（℃）：117.5,熔点（℃）：-87.9,相对蒸气密度（空气等于1）：2.55,溶解度（水）：7.7%（20℃,质量比）,溶于乙醇、醚等多数有机溶剂[1].产丁醇是从生物发酵中酒精所得的杂醇油中发现的,近年来生物发酵行业对丁醇的需求量日益增加,需要积极掌握丁醇方面的专业知识.
二、生物发酵产丁醇研究进展
1.丁醇危害
丁醇具有一定的特殊气味,一旦处理不当,就会产生严重危害：丁醇具有很强的刺激性,具有一定的麻醉作用,容易对人体的眼、鼻、喉、等部位造成刺激,并在角膜浅层形成透明空泡,由此使人们出现头晕目眩、酣睡、皮肤接触性皮炎等症状.
2.丁醇生产及贮存要点
生物发酵工艺中,将玉米、小麦、黑麦、玉米芯等谷物或者糖蜜作为主要原料,同时在这些谷物中加入适量的水,使其混合成醪液,然后再经过蒸煮杀菌的过程,接着在杀过菌的液体中加入纯丙酮丁醇菌,保证在环境温度为35°到38°,经过发酵、蒸馏的过程,最终得到正丁醇[2].为了防止在生物发酵过程中产生严重危害,及时了解生物发酵标准流程,同时全面掌握丁醇的储存方法：全面通风,相应的作业人员必须是经过专门的技术培训,在操作中,严格遵循技术规程,比如：自觉佩戴防毒自动过滤式面具和安全防护眼罩,身穿防静电工作服,工作区域内禁止抽烟；丁醇生产区域远离火种、热源；安装防爆炸通风设备,对相关物件要做到轻拿轻放,有效防止容器损坏；对原材料进行统一管理,指定专人看管.库温不宜超过30℃,要将丁醇与酸类、】氧化剂等分开放置,选用防爆型照明设施,禁止使用易产生火花的工具、设备[3].
3.生物发酵产丁醇的工艺研究
温室效应问题日益突出,燃料生产中采用化学合成法容易造成环境污染,同时能耗较大,因此大力推广以可再生生物原料发酵生产丁醇,更好的满足行业发展需求.发酵法生产丁醇主要是以小麦、玉米等谷类作为原料,使得粮食快速上升,国家部门近年来限制大规模使用粮食发展生物能源,因此非粮食生物资源作为生产丁醇的主要出路.也可以使用甘蔗、菊芋、甜菜等作为发酵产丁醇的糖类原料,将其广泛运用在生物发酵工艺中,从而获得了最佳的生产效果,技术人员在鉴定中发现,采用菊芋汁酸水液发酵工艺,水解液的糖质量浓度为46.89g/L,此时生物发酵终点丁醇的质量浓度鉴定为8.54g/L,例如在丙酮丁醇焌杆菌发酵甘蔗汁研究中,当糖含量为7.4%、环境温度为38%的生产环境中,最终得到的丁醇质量浓度为15.7g/L,从土壤中筛选菌株丙酮丁醇焌杆菌,然后经过发酵过程的,得到了正丁醇,在此过程中,环境温度合适的情况下,得到的总溶剂和正丁醇的含量浓度分别为16.24g/L、14.36g/L,由此看来,生物发酵工艺中,采用糖质原料发酵得到的丁醇质量浓度较高,然而却存在原料利用率不足的问题,这个问题还需进行深入分析.采用多菌种联合发酵法,以纤维质为生产原料,不需添加纤维素酶,在丁醇产生菌株的作用下,有效得到丁醇,在实际操作中,某工作人员将玉米作为原料,在环境温度为35°到38°的条件下进行发酵工艺,还原糖积累量为36.8g/L,由该工艺得到的总溶剂的质量浓度为17g,丁醇质量浓度达到8.63g/L[4].采用细胞固定法发酵工艺,工作人员利用细胞固定法发酵工艺进行新能源开发,载体材料有：琼脂、聚丙烯酰胺凝胶、氧化铝等,采用先进的细胞固定法发酵工艺促进细胞与产物的有效分离,发酵时间为8小时,最终得到的丁醇质量浓度和总溶剂对应为：12.39g/L,22.76g/L,其生产速率比传统发酵工艺明显提升66.3%.
结束语
产丁醇是从生物发酵中酒精所得的杂醇油中发现的,近年来生物发酵行业对丁醇的需求量日益增加,积极掌握丁醇方面的专业知识.在生物发酵产丁醇工作中积极运用多菌种联合发酵法,在环境温度为35°到38°的条件下进行发酵,得到的总溶剂的质量浓度为17g,丁醇质量浓度达到8.63g/L,采用细胞固定法发酵工艺,发酵时间为8个小时,环境温度一定,得到的丁醇质量浓度和总溶剂为：12.39g/L,22.76g/L,生产速度明显提升,但是需要注意丁醇的贮存,认真做好通风工作,提高对谷类、糖类等原料的利用率,促进生物发酵行业的健康发展.
参考文献
[1]华连滩, 王义强, 彭牡丹,等. 生物发酵产丁醇研究进展[J]. 微生物学通报, 2014, 41（1）：146-155.
[2]田磊, 张培玉. 木质纤维素发酵生产丁醇研究进展[J]. 纤维素科学与技术, 2014, 22（3）：000061-65.
[3]钟洁. 基于杨木纤维混合菌种发酵产丁醇研究[D]. 中南林业科技大学, 2015.
[4]吴又多, 齐高相, 陈丽杰,等. 可再生原料发酵生产生物丁醇的研究进展[J]. 现代化工, 2014, 34（2）：44-48.
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生物发酵引用文献:
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