乙醇的聯(lián)合生物加工制備辦法

　　乙醇有種特殊的香味，并略帶刺激味道，是一種易燃易揮發(fā)的無色透明液體，與水可以以任意比例互溶。與氯仿、乙醚等大部分有機(jī)溶劑混溶。

　　運(yùn)用生物動力轉(zhuǎn)化技術(shù)出產(chǎn)乙醇能減輕非再生化石動力日漸干枯帶來的動力壓力。來歷廣泛的纖維素將是很有潛力的出產(chǎn)乙醇資料?？墒怯捎诟鞣N要素，通常的發(fā)酵法出產(chǎn)乙醇本錢較高，乙醇出產(chǎn)難以規(guī)?；?。聯(lián)合生物加工技術(shù)，一體化程度高，能有用下降出產(chǎn)本錢，將來發(fā)展前景廣大。

　　1要素

　　生物轉(zhuǎn)化運(yùn)用的資料是玉米等糧食作物，可是這些資料的很多運(yùn)用會影響到糧食安全，所以秸稈、麩皮、鋸木粉等農(nóng)業(yè)、工業(yè)廢棄物等富含很多的木質(zhì)纖維素，將是很有潛力的乙醇發(fā)酵資料。別的，生物燃料的出產(chǎn)進(jìn)程中，纖維素的預(yù)處理和纖維素酶的出產(chǎn)本錢較高。因此削減預(yù)處理，增強(qiáng)纖維素酶的活性，行進(jìn)發(fā)酵商品的產(chǎn)值和純度，削減中間環(huán)節(jié)也是下降出產(chǎn)本錢的途徑。

　　2.原理

　　聯(lián)合生物加工不包括纖維素酶的出產(chǎn)和分別進(jìn)程，而是把糖化和發(fā)酵聯(lián)絡(luò)到由微生物介導(dǎo)的一個反響系統(tǒng)中，因此與別的技術(shù)進(jìn)程相比較，底物和資料的耗費(fèi)相對較低，一體化程度較高。

　　3.技術(shù)

　　生理學(xué)研討和碳14符號的纖維素試驗(yàn)說明，生善于纖維素上的微生物的生物能量效益取決于胞內(nèi)低聚糖羅致進(jìn)程中β一糖苷鍵磷酸解的功率，并且這些效益超過了纖維素構(gòu)成的生物能量本錢。這些研討為纖維素分化菌在纖維素上靈敏生長供給了試驗(yàn)依據(jù)和理論依據(jù)。運(yùn)用聯(lián)合生物加工的關(guān)鍵是構(gòu)建出能完畢多個生化反響進(jìn)程的酶系統(tǒng)，使纖維素資料經(jīng)過一個技術(shù)環(huán)節(jié)就轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿ι唐?。一些?xì)菌和真菌具有CBP所需要的特性，所以改造現(xiàn)有的微生物已變成研討的搶手。以基因重組等為代表的生物工程技術(shù)現(xiàn)已使這種夢想變成實(shí)踐，并為規(guī)劃出更完善的CBP酶系統(tǒng)供給了或許。對有關(guān)的微生物改造主要有以下3個戰(zhàn)略：

　　（1）天然戰(zhàn)略

　　是將本身可發(fā)生纖維素酶的微生物，尤其是厭氧微生物進(jìn)行改造，使其習(xí)慣CBP出產(chǎn)的懇求。這種戰(zhàn)略關(guān)鍵在于，行進(jìn)對乙醇的耐受力，削減副商品的生成，導(dǎo)入新的代謝基因?qū)⑻腔唐废?shù)或許大多數(shù)進(jìn)行發(fā)酵，然后產(chǎn)出高濃度的乙醇。

　?。?）重組戰(zhàn)略

　　是經(jīng)過基因重組的辦法表達(dá)一系列的外切葡聚糖酶和內(nèi)切葡聚糖酶等纖維素酶基因，使微生物能以纖維素為僅有碳源，將來歷于纖維素的糖類或許大多數(shù)進(jìn)行發(fā)酵。重組戰(zhàn)略所遇到的疑問有：外源基因共表達(dá)對細(xì)胞的有害性；需要在轉(zhuǎn)錄水平使外源基因恰當(dāng)表達(dá)；一些排泄蛋白或許折疊不。由于纖維素降解蛋白構(gòu)成今后必需要折疊才調(diào)排泄并行使功用。未折疊的蛋白排泄后要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)蛋白降解，并且對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)構(gòu)成壓力。

　　（3）共培育戰(zhàn)略

　　共培育戰(zhàn)略有兩層含義：一是指發(fā)酵液中存在的不一樣的類型的微生物，運(yùn)用廣泛類型的糖類底物。例如將僅能運(yùn)用己糖的熱纖維梭菌與能運(yùn)用戊糖的微生物進(jìn)行共培育。這能防止不一樣生物間的底物競賽，完結(jié)乙醇產(chǎn)值。二是指存在不一樣特性的微生物相互協(xié)作，加強(qiáng)發(fā)酵效果。

　　4.特征

　?。?）行進(jìn)乙醇耐受力

　　高濃度的乙醇能改動細(xì)胞膜上的受體蛋白，阻擋糖酵解和代謝循環(huán)，究竟抑制細(xì)胞的生長和發(fā)酵。很多依據(jù)標(biāo)明，乙醇耐受基因不是單一的基因，全轉(zhuǎn)錄工程供給了一個新辦法。例如分別經(jīng)過三種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子基因的驟變，釀酒酵母的乙醇耐受力有所行進(jìn)。

　?。?）行進(jìn)糖轉(zhuǎn)運(yùn)功率

　　糖類不能自由地穿過細(xì)胞膜，微生物是經(jīng)過特定的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來運(yùn)用糖類，所以了解糖轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制是必要的。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為培育基中糖濃度的“感受器”，可發(fā)生相應(yīng)的胞內(nèi)信號．不一樣的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在不一樣的濃度下行使功用，然后使微生物在較廣的范圍內(nèi)運(yùn)用糖類。

　　這是生物辦法的概括運(yùn)用。當(dāng)然，還有別的的出產(chǎn)技術(shù)辦法，根柢原理都是運(yùn)用生物發(fā)酵的辦法出產(chǎn)乙醇，如：木質(zhì)纖維素資料酶水解產(chǎn)乙醇，玉米秸稈發(fā)酵出產(chǎn)乙醇等。這些根柢的發(fā)酵辦法經(jīng)過聯(lián)合生物加工，能夠大大行進(jìn)乙醇的出產(chǎn)功率、減低出產(chǎn)本錢。

　　5.提純

　　75%的乙醇能夠用蒸餾的辦法蒸餾到95.5%。此后構(gòu)成恒沸物，不能行進(jìn)純度。95%的乙醇能夠用生石灰煮沸回流提純到99.5%。99.5%的乙醇能夠用鎂條煮沸回流制得99.9%的乙醇。