溶氧对丙酮酸发酵的影响
第19卷第3期2004年9月
天津科技大学学报
Journal of T ianjin University of Science and Technology
Vol.19 No.3
Sept. 2004
溶氧对丙酮酸发酵的影响
高年发,张现青,吴 迪
(天津科技大学食品科学与生物工程学院,天津300222)
摘 要:采用实验室选育的高产丙酮酸菌株Torulopsis glabr a ta TPl9,在3种供氧方式下,研究了5L发酵罐上的丙酮酸发酵过程,比较了3种供氧方式下丙酮酸发酵、菌体生长、葡萄糖消
耗和副产物的生成。发酵48h丙酮酸最高产量为65.1g L-1;转化率为58.6%,生产强度为
1.35g L-1 h-1。
关键词:溶氧;丙酮酸;光滑球拟酵母
中图分类号:TQ921.7 文献标识码:A 文章编号:1672 6510(2004)03 0005 03
THE EFFECTS OF DISSOLVE OX YGEN ON PYRUVATE FERMEN
TATION
GAO Nian fa,ZHANG X ian qing,WU Di
(College of Food Science and Bioengineering,Tianjin University of Science&Technology
,Tianjin300222,China)
Abstract:The effects of three Oxygen supply manners on concentration of pyruvate,glucose consump tion
rate,growth of yeast and concentration of ethanol etc were investigated in pyruvate fermentative process by
Torulopsis glabrata TPl9.As a result,65.1g L-1pyruvate,58.6%translative rate of pyruvate to Glu
cose and the productivi ty1.35g L-1 h-1was achieved after fermentation in5L bioreactor,for48h.
Key words:DO;pyruvate;Torulopsis glabrata
发酵法生产丙酮酸的研究始于本世纪50年代。由于丙酮酸在代谢途径中所处的特殊地位,使得丙酮酸高产菌株的选育十分困难。在有关发酵法生产丙酮酸的研究中,米原辙和宫田令子报道的Torulo psis glabrata IF00005经63h流加发酵,丙酮酸产量达67.8 g L-1[1](对葡萄糖转化率49%)和Yokota等报道的缺乏F1 ATP酶活力的E.coli经24h发酵,丙酮酸产量达30g L-1[2](对葡萄糖转化率60%)是目前该领域的最高水平。目前我国江南大学采用光滑球拟酵母(Torulo psis glab rata)对丙酮酸发酵进行研究取得了较高水平,发酵56h丙酮酸产量为69.4g L-1,转化率为63.6%,生产强度为1.24g L-1 h-1[3],其发酵周期仍较长,限制了发酵强度的提高。目前国际上利用细菌发酵生产丙酮酸的研究也取得了很大进展,例如以E. coli W1485lip2为出发菌株构建的缺失F1 ATP酶活性的E.coli TB LA 1培养24h时丙酮酸转化率就达到了60%[4]。
球拟酵母的维生素营养缺陷型以葡萄糖为底物积累丙酮酸时,溶氧是一个很重要的因素。且丙酮酸发酵需大量菌体,供氧对菌体的生长、糖的消耗和副产物酒精的生成,都有重要影响。了解溶氧是否充足的最简便、最有效的办法是在线检测发酵液中的溶氧浓度,从溶解氧(DO)变化的情况可以了解氧的供需规律及其对生长和产物合成的影响,因此供氧控制策略的研究对丙酮酸发酵有重大意义。如Miyata和Yonehara发现供氧不足会造成T.glabrata lF00005菌株丙酮酸产量下降,而乙醇产量显著增加;清水有幸等人则报道了不同溶氧水平下该菌株细胞内的代谢分配[5]。溶氧对实现丙酮酸发酵过程高产量、高转化率利高生产强度的统一有重要意义。
收稿日期:2004 01 08
**作者简介:高年发(1945-),男,江苏吴江人,教授.
1 材料和方法
1.1 菌种
光滑球拟酵母Torulo p sis glabrata TP19是本实验室选育保藏菌株。1.2 培养基 见参考文献[6]。1.3 培养方法
从新鲜斜面上接一环菌入种子培养基(50mL/500mL)锥形瓶,在30 ,220r/min 下培养20h,以12%接种量接入发酵罐。5L 发酵罐装液量为3L,用8mol/L NaOH 控制pH5.0,发酵温度控制30 ,通气量200L/h 。
1.4 分析方法
取4mL 发酵液置于塑料离心(EP)管中,于10000r/min(TGL 16G 台式离心机)离心5min,取上清液进行以下分析:
(1)丙酮酸测定:上清液稀释100倍,用HPLC 法测定[6]
。
(2)葡萄糖测定:上清液稀释100倍,用SB A 40A 型生物传感仪检测。
(3)菌体的测定:发酵液稀释50倍,于660nm 处测定吸光度,得OD 660值。
2 结果与讨论
目前国际上研究应用较多的是溶氧浓度先高后低的供氧方式,即在(0~16)h 溶氧控制在(80~100)%,16h 后控制在(60~80)%。本实验室在长期的研究中发现:在(0~16)h 底物中的碳主要用于合成细胞,16h 后碳流则转向积累丙酮酸,发酵后期控制高溶氧,则葡萄糖消耗慢,不利于缩短发酵周期。本文根据菌体浓度的变化,进行了3种不同供氧方式的较系统的实验,并进行了比较。
2.1 3种供氧方式下的溶氧(DO)变化
(1)(0~12)h 溶氧控制在(85~95)%,(12~20)h 溶氧控制在(65~75)%,20h 至发酵结束溶氧控制在(40~45)%;
(2)(0~12)h 溶氧控制在(65~75)%,(12~16)h 溶氧控制在90%,16h 至发酵结束溶氧控制在(65~75)%;
(3)(0~12)h 溶氧控制在(40~45)%,12h 至发
酵结束溶氧控制在90%。
2.2 供氧方式对菌体生长的影响
3种供氧方式下菌体的生长如图1所示。
图1 供氧方式对菌体生长的影响
由图1可看出,在培养过程中并不是维持DO 越高越好,即使是专性好氧菌,过高的DO 对生长不利。氧的有害作用是通过形成新生氧,超氧化物基O -2或羟基自由基OH -,破坏许多细胞组分,有些带巯基的酶对高浓度的氧敏感。
对于通常野生细胞会随着溶氧的降低而生成大量的乙醇。但当PDH 酶系和PDC 活性受到限制时,ATP 的消耗较慢,此时若不减少由丙酮酸到TCA 循环的通量,细胞的能量水平就会很高,于是ATP 反馈抑制EMP 途径中的关键酶!!!磷酸果糖激酶(PFK),使EMP 代谢流和TCA 循环变小,细胞合成也少,因此高溶氧状态时细胞生长缓慢,相反,细胞生长则较快。若前期溶氧控制很低(40%)则菌体生长过分旺盛,菌体脆弱不利于保持长期稳定的生长和发酵生产丙酮酸的能力。
由图1可以看出3种不同供氧方式下,当(0~12)h 溶氧控制在(30~40)%时,菌的延滞期短,方式3在(0~4)h 菌体生长速率为0.088g L -1,而溶氧控制在90%时生长速率为0.003g L -1,基本上未变化,其延滞期较长,因此开始溶氧控制较低时对缩短延滞期有利,溶氧控制较低时可以提供丰富的菌体。方式3平均菌体生长速率为0.16g L -1;方式1在20h 后溶氧控制为40%,菌体生长速率为0.20g L -1。2.3 供氧方式对丙酮酸发酵的影响
3种供氧方式下丙酮酸的生成如图2所示。 3种控制方法中在48h 时,方式2丙酮酸的产量最高为65.1g L -1,丙酮酸生产强度为1.35g L -1 h -1
,方式3在52h 丙酮酸产量为59.8g L -1
,生产强度为1.15g L -1 h -1。方式1在52h 丙酮酸产量为62.87g L -1,生产强度为1.21g L -1 h -1。方式2比方式1和方式3生产强度分别提高了11.5%和17.
6 天津科技大学学报 第19卷 第3期
4%
。
图2 供氧方式对丙酮酸发酵的影响
2.4 供氧方式对糖消耗的影响
3种供氧方式下糖的消耗如图3
所示。
图3 供氧方式对糖消耗的影响
硫胺素浓度很低时,细胞消耗葡萄糖的速率完全由细胞的能量水平控制,当溶氧(DO)很高时,一方面
NADH 几乎全部通过呼吸链氧化,使得ATP 通量明显提高,另一方面,生物合成需要的ATP 量又非常少,使得大量ATP 剩余在细胞内部,在这种高能状态下,细胞则降低了葡萄糖的消耗。相反当溶氧较低时葡萄糖消耗速率则较快。
方式1初期溶氧高(90%)耗糖速率在(0~12)h 为0.5g L -1 h -1,所以补糖时间较晚,但24h 后溶氧低,耗糖速度快为2.0g L -1 h -1,56h 残糖最低为4.5g/L;方式2在(0~12)h 耗糖速率为0.98g L -1 h -1,20h 后耗糖速度为2.0g L -1 h -1。方式3残糖浓度最高,发酵56h 时残糖为15g/L 。2.5 供氧方式对酒精副产物的影响
3种供氧方式下酒精的生成如图4所示。 由图4可看出方式3中酒精含量最高,16h 时酒精含量达到最大值0.45%,此后酒精含量逐渐降低。方式1、2在8h 酒精含量达最大值0.32%,此后逐渐
下降。发酵初期控制较高的溶氧可避免酒精的发酵,
可能是发酵初期发酵液中有比较充足的硫胺素,因而发酵初期PDH 酶系和PDC 酶的活力强。当溶氧比较低时,葡萄糖通过发酵途径消耗产生乙醇,溶氧高时葡萄糖则主要通过TC A 循环氧化,产生很少的酒精;16h 后,碳流由菌体生长转为丙酮酸积累,此时发酵液中的硫胺素很少,因而抑制了PDH 酶系和PDC 酶的活性,则无法产生酒精,因而后期溶氧控制对酒精的发酵影响很小。
图4 供氧方式对酒精副产物的影响
3 结 论
由3种溶氧控制方式对发酵过程中丙酮酸生成、菌体生长、糖的消耗、酒精副产物的影响可得出:
(1)发酵(0~12)h 期间,低溶氧(30%)有利于菌体的生长,可为丙酮酸的发酵提供充足的菌体,缩短延滞期:但开始菌体生长过分旺盛,不利于菌体保持长时间持续产生丙酮酸的能力。
(2)发酵(0~12)h 期间,高溶氧(90%)时菌体生长速度较慢,延长了发酵周期。
(3)发酵初期较高的溶氧(60%~80%)有利于控制酒精的浓度,减少副产物的产生。采用方式2,即(0~12)h 溶氧控制为(65~75)%,(12~16)h 溶氧控制在90%,16h 至发酵结束溶氧控制为(65~75)%,是比较理想的控制方式。前期溶氧控制在75%,既保证了为后期发酵提供足够的菌体,同时缩短了发酵周期,在(12~16)h 将溶氧提高到90%则有利于使碳流从菌体合成转向丙酮酸发酵。因为较高的溶氧暂时减缓了菌体的生长速度,使菌体转向合成丙酮酸,而后期将溶氧继续控制在70%则保证了菌体和丙酮酸持续稳定生长和产酸的能力。参 考 文 献:
[1] Miyata R,Yonehara T.Improvement of fermentati ve produc
(下转第15页)
7 2004年9月 高年发,等:溶氧对丙酮酸发酵的影响
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2004年9月 郭艳玲,等:作为抗癌药物载体的高分子研究进展
第六章 微生物的生长与环境条件试题
第六章微生物的生长与环境条件试题一、选择题 60975.高温对微生物的致死是因为： A 高温使菌体蛋白变性。 B 高温使核酸变性。 C 高温破坏细胞膜的透性。 D A - C。 答：( ) 60976.光波杀菌最强的波长范围是: A 0.06-13.6nm。 B 250-280nm。 C 300-400nm。 答:( ) 60977.消毒效果最好的乙醇浓度为: A 50%。 B 70%。 C 90%。 答:( ) 60978.巴氏灭菌的工艺条件是: A 62-63℃30min。 B 71-72℃30min。 C 60-70℃30min。 答：( ) 60979.杀死所有微生物的方法称为: A 消毒。 B 灭菌。 C 防腐。 答：( ) 60980.测微生物活菌数通常采用： A 稀释平板法。 B 滤膜培养法。 C 稀释培养法。 答：( ) 60981.测空气中微生物数量的方法通常采用： A 稀释平板法。 B 滤膜培养法。 C 稀释培养法。 答：( ) 60982.测土壤微生物的总数常采用： A. 血球板计数法。 B. 涂片计数法。 C. 比浊计数法。 答：( ) 60983.各种中温型微生物生长的最适温度为： A 20－40℃。 B 25－37℃。 C 35－40℃。 答：( ) 60984.好氧微生物生长的最适氧化还原电位通常为： A 0.3-0.4V。 B +0.1V 以上。 C -0.1V 以上。 答:( )
60985.黑曲霉在pH2-3 的环境下发酵蔗糖: A 主要积累草酸。 B 主要积累柠檬酸。 C 主要积累乙酸。 答:( ) 60986.升汞用于实验室非金属器皿表面消毒的浓度通常为: A 0.001%。 B 0.1%。 C 1%。 答:( ) 60987.防腐的盐浓度通常为: A 5-10%。 B 10-15%。 C 15-20%。 答:( ) 60988.链霉素抑菌机制是: A 破坏膜的结构。 B 阻碍细胞壁的合成。 C 阻碍70S 核糖体对蛋白质的合成。 答:( ) 60989.丝裂霉素的作用机制是: A 阻碍蛋白质的合成。 B 阻碍核酸解链。 C 切断DNA 链。 答:( ) 二、判断题 60990.在10 分钟内杀死某微生物的最低温度称为该微生物的致死温度。 答：( ) 60991.食用菌子实体的形成温度比菌丝生长温度要高，故冬天栽培食用菌要用薄膜复盖。 答：( ) 60992.连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。 答：( ) 60993.酒精的浓度越高，杀菌能力越强。 答：( ) 60994.微生物生长的最适pH 与合成某种代谢产物的pH 是一致的。 答：( ) 60995.0.1% 升汞可用于各种金属器皿的消毒。 答：( ) 60996.黑曲霉菌丝生长温度比产酶温度要高。 答：( ) 60997.丙酸、盐酸都可用作防腐剂。 答：( ) 60998.由于分子量越大的物质产生的渗透压越高，所以罐藏食品通常用50-70% 的糖溶液。 答：( ) 60999.青霉素因为能阻止G+细菌肽聚糖的形成，所以也能抑制产甲烷菌的生长。 答：( ) 61000.同种微生物菌体生长的最适温度与积累代谢产物的最适生长温度是相同的。 答：( )
好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略
好氧发酵过程中溶氧的影响因素和 控制策略 作者：刘伟 单位：河北天俱时自动化科技有限公司 2009年4月10日
好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略 刘伟 河北天俱时自动化科技有限公司 摘要：好氧发酵过程中溶氧检测值受多种参数的影响，包括生物代谢过程本身，也包括外部补料、通风量等，为了保证发酵过程中合适的溶解氧含量，对溶氧值进行控制，本文分析了溶氧检测值的影响因素，并指出溶氧控制的一般性控制策略。 关键词：好氧发酵，溶氧调节 一、引言 好氧发酵过程溶氧浓度（DO）是一个非常重要的发酵参数，它既影响细胞的生长，又影响产物的生成。控制发酵液溶氧值一方面可以改善微生物的生长代谢环境，有效促进发酵单位的提高，另一方面还可以起到节能降耗的作用，对企业生产意义重大。 二、影响因素 通常情况下，对发酵液溶氧参数影响较大的几个物理参数包括：通风量、搅拌转速、发酵罐温度、压力等。 通风量的影响 通风量的影响是最直观的，溶氧值大小的影响最主要的是进入发酵罐的氧的量，因为在好氧发酵过程中，如果截断进风的补给发酵液中的氧很快将被微生物消耗掉，通常在进风管道上安装调节阀门进行进风流量的调节。 搅拌的影响 由于溶氧电极在工作中存在明显的电流，自身消耗大量的氧。电
极的信号与氧向电极表面传递的速率成比例，而氧的传递速率则受氧跨膜扩散速率控制。这一速率与发酵液的浓度成比例，其比值（以及电极的校准）取决于总的传质过程。电极的一般工作条件是，氧向膜外表面的传递速率很快且不受限制。因此整个过程受跨膜传递的限制，比例常数（传质系数）较易维持恒定。发酵实验时搅拌操作可以获得满意的跨膜传递速率。需要指出，在对电极进行最初校准的过程中，必须对发酵罐进行搅拌。 温度的影响 溶氧电极的信号随温度的升高而显著增强，这主要是因为温度影响氧的扩散速率。发酵实验过程中需控制发酵罐的温度，因为即使0.5℃左右的温度变化，也会使电极信号发生显著变化（超过1%）。溶氧读数的周期性变化（每隔若干分钟观察1次）显示了温度波动的影响，而且较大的温度变化能引起校准的较大漂移。因此在实验过程中改变温度控制时要格外注意。在以发酵罐的操作温度进行控制以前，需对溶氧电极进行校准。考虑到上述影响的存在，一些溶氧电极带有温度传感器等仪表，以实现自动温度补偿。此外，对于具有计算机监控的发酵罐，可利用来自独立的温度传感器的信号，由相关软件实现温度补偿。 压力的影响 压力变化会影响溶氧电极的读数，尽管这实际上反映了溶氧的变化情况。电极的响应主要由溶液的平衡氧分压确定。读数通常表示为大气压下空气的饱和度（%），100%的溶氧张力（DOT）约相当于160mmHg （1mmHg≈133Pa）的氧分压。如果发酵液的平衡气体总压发生变化，
水域溶解氧分布特征及影响因素研究综述
水域溶解氧分布特征及影响因素研究综述 摘要：基于水域溶解氧分布特征及影响因素的前期研究成果，本文对其进行系统分区整理，总结归纳影响溶解氧含量变化的主要因素，并对后续研究方向提出建议，望能够对同行业有一定的参考性价值。 关键词：溶解氧；影响因素；研究综述 随着海洋经济不断发展，海洋污染日益严重，富含N、P等营养物质的生活、工业废水大量排入海洋造成某些海域富营养化，直接导致某些海区海水缺氧现象日益严重。溶解氧(DO)代表溶解于海水内氧气的含量，绝大部分的海洋生物均需依赖溶解氧来维持生命。溶解氧水平不仅是衡量水体自净能力的一个重要指标，也反映了海洋生物的生长状况和海水的环境质量，对海洋渔业发展有重大影响。 然而，当前低氧已经成为世界范围内沿岸物理交换不良水域的一个主要环境问题，典型的例子当属长江口外的季节性大范围底层低氧现象[1]。Vaquer-Sunyer 等人研究发现，许多海洋生物在溶解氧3mg/L～4mg/L时就受到显著影响[2]。此外，溶解氧水平在很短时间内就会发生剧烈变化，因此海洋溶解氧一直是保持海洋生态平衡最重要的环境因素之一。 为及时有效应对溶解氧含量过低对海洋环境产生的恶劣影响，针对溶解氧含量的分布特征及影响因素研究，一直是海洋环境监测和海洋动力学、海洋化学研究的重要内容之一，国内外众多学者针对重点海域、湖泊及生物养殖区溶解氧的分布特征及影响因素给予大量关注，整理归纳，主要有以下几片海域。 长江口海域溶解氧分布特征及影响因素研究 张莹莹、张经等[3]对长江口及其毗邻海域某断面上的溶解氧的分布特征的研究结果表明，在6月的航次中，DO值随着离岸距离的增加逐渐增加，底层DO值低于表层；8月份调查海区底层明显出现低氧状态，形成原因主要是海水层状结构稳定水交换较弱和有机物分解耗氧；长江径流N、P污染物的不断输入为低氧区域表层浮游植物的生长提供了丰富的营养盐，从而加剧了氧亏损。石晓勇、陆茸等[4]对长江口邻近海域的秋季溶解氧分布特征及主要影响因素进行了研究，结果显示，溶解氧平面分布整体上呈近岸高、外海低，表层高、底层低的分布趋势，在约20m深度存在溶解氧跃层。调查海域溶解氧不饱和状态由表层至底层逐渐加剧。该海域秋季溶解氧分布主要受陆地径流和外海水等物理过程控制，生物活动仅在底层溶解氧低值区有较大的影响。 黄东海海域溶解氧分布特征及影响因素研究 胡小猛、陈美君等[5]分析了黄东海海域的DO分布和季节变化规律，结果表明：基于太阳辐射导致的海水温度时空差异，影响黄东海DO分布及其季节变化的主要因素是黄海暖流和大陆入海径流。杨庆霄、董娅婕等[6]描述了黄、东
丁醇
1－丁醇 正丁醇 1.该名词的定义、又称 &Nb sp; 1.1 正丁醇分子式、理化性质 正丁醇俗称1－丁醇，英文简写为n-bu Ta nol;n-butyl alcohol;1-butanol，它是无色液体，有酒精味，相对密度0.8109，熔点－90.2℃，沸点117.7℃，与乙醇、乙醚及其它多种有机溶剂混溶。蒸汽与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.45－11.25（体积）。 1.2 正丁醇主要用途 正丁醇是一种重要的有机化工原料，用途非常广泛，主要用于邻苯二甲酸正丁酯、脂肪二元酸和磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等；可经过氧化生产丁醛或丁酸；还可用作油脂、医药和香料的提取溶剂以及醇酸树脂的添加剂等。还可用作有机染料和印刷油墨的溶剂、脱蜡剂。 我国丁醇主要用于生产醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯及医药中间体等，用量较大的是醋酸丁酯、丙烯酸丁酯和邻苯二甲酸二丁酯（DBP），分别占我国丁醇消费总量的32.7%、15.3%和9%。 2.该名词的性状、情况简介。 毒性防护毒性大体与乙醇相同，但刺激性强，有使人难忍的恶臭。工作场所空气中最高容许浓度300mg/m3。车间应加强通风，设备应密闭。 包装储运用铁桶包装，每桶160kg或200kg。应贮存在干燥、通风的仓库中，温度保持在35℃以下，仓库内防火防爆。上下装卸和运输时，防止猛烈撞击，并防止日晒雨淋。按易燃化学品规定贮运。 物化性质无色液体，有酒味。相对密度0.8109(20/20℃)。沸点117.7℃。熔点-90.2℃。折射率Nd(20℃)1.3993。闪点35～35.5℃。自燃点365℃。20℃时在水中的溶解度7.7%(重量),水在正丁醇中的溶解度20.1%(重量)。与乙醇、乙醚及其他多种有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.45～11.25（体积）。 质量标准发酵法GB 6027-89；羟基合成法及乙醛缩合法GB 9014-88；GB 10618-89（食品添加剂） 消耗定额原料名称规格消耗，kg/t 3、生产工艺
发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种
发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种 摘要：当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。石油危机引起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。丙酮丁醇发酵主要产生丙酮、丁醇、乙醇、乙酸和丁酸等有机溶剂，其主要产物—丁醇，是重要的精细化工原料，也是新型的可再生能源，有着十分广泛的用途。生物丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点，可以取代乙醇作为一种可再生的燃料添加剂，使生物丁醇展示了良好的发展前景。针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题，人们提出生产菌种的改良和发酵工艺的改进等高产策略。 关键词：丙酮丁醇发酵、菌种、生物丁醇、生产工艺 一、引言 当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。70年代的石油危机起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。按照现在的开采速度，目前世界已探明的石油贮量至多可供使用40-50年。而在中国，如果按照目前的开采速度则已探明的石油贮量至多可用30年[1]。为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。目前全世界范围内的丁醇绝大部分都通过石油工业合成，伴随着石油能源的枯竭，丁醇作为良好的有机溶剂和新一代的液体能源越来越受到发达国家的重视[2]。杜邦和BP都是研发生物丁醇的积极倡导者[3]。丁醇在自然界中由微生物发酵产生，能够融入自然界的整体代谢循环。丁醇既是重要的化工原料又是良好的有机溶剂，同时也是有效的汽油增烷剂和增氧剂，丁醇作为燃料具有其它燃料无可比拟的优点。首先，丁醇燃油的一个很明显的优势就是：丁醇的能量密度要比乙醇高30％，生物丁醇较低的饱和蒸汽压，并允许汽油混合物含水，这有助于它在现有汽油供应和分配渠道中利用。甚至无需对车辆进行改造，就可以使用几乎100％浓度的丁醇。它有可能以更大的比例调入汽油而无需改造汽车，它比汽油/乙醇调和物具有更好的燃料经济。丁醇与其他生物燃料相比，腐蚀性较小，混合燃料中可混入20％的丁醇。丁醇还是一种高能量生物燃料，与传统燃料相比，每加仑（1Gallon=4.5L）可支持汽车多走10％的路程，与乙醇相比可多走30％的路程。它还可提高乙醇汽油的性能，减少乙醇对汽油蒸汽压的影响，这是影响乙醇在现有汽油分配渠道中广泛使用的一个问题。同样的条件下，要想使用高浓度的乙醇最为燃料，车辆需要进行必不可少的改造。杜邦首席执行官Charles Holliday表示：“给发动机使用丁醇，能得到更理想的性能，同时也更节省能源。”。其次，生物丁醇的生产原料——淀粉、纤维素等价格低廉。并且燃烧产物仅为二氧化碳和水，而二氧化碳能进入自然界的碳循环。因此，燃料丁醇的使用将从根本上解决温室效应问题。再次，生物丁醇作为一种可再生的清洁能源是石油等化石能源的首选替代品。目前生物燃料占世界运输燃料的比例不到2％，但可能在未来运输燃料构成中占很大的比例，可能在主要市场中占20％～30％。
溶解氧影响因素
什么是水的溶解氧？受哪些因素的影响？ 溶解于水中的游离氧称为溶解氧，常以mg/L、ml/l等单位来表示.天然水中氧的主要来源是大气溶于水中的氧,其溶解量与温度/压力有密切关系.温度升高氧的溶解度下降,压力升高溶解度增高.天然水中溶解氧含量约为8-14mg/l,敞开式循环冷却水中溶解氧一般约为5-8mg/L. 水体中的溶解氧含量的多少,也反映出水体遭受到污染的程度.当水体受到有机物污染时,由于氧化污染质需要消耗氧,使水中所含的溶解氧逐渐减少.污染严重时,溶解氧会接近于零,次数厌氧菌便滋长繁殖起来,并发生有机物污染的腐败而发臭.因此,溶解氧也是衡量水体污染程度的一个重要指标. 影响溶解氧测量的因素氧的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐，另外氧通过溶液扩散比通过膜扩散快，如流速太慢会产生干扰。 1. 温度的影响由于温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化，直接影响到溶氧电极电流输出，常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升，扩散系数增加，溶解度反而减小。温度对溶解度系数a 的影响可以根据Henry 定律来估算，温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。 (1)氧的溶解度系数：由于溶解度系数a 不仅受温度的影响，而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下，不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比，对于稀溶液，温度变化溶解度系数a 的变化约为2%/ ℃。 (2)膜的扩散系数：根据阿仑尼乌斯定律，溶解度系数β与温度T 的关系为： C=KPo2·exp(-β／T)，其中假定K、Po2 为常数，则可以计算出β在25℃时为2.3%/ ℃。当溶解度系数a 计算出来后，可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数(这里略去计算过程)，膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。 2. 大气压的影响根据Henry 定律，气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关，高原地区和平原地区的差可达20%，使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表，在标定时可自动进行校正；有些仪表未配置气压表，在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置，如果数据有误，将导致较大的测量误差。
丙酮丁醇发酵菌的分子遗传改造
中国生物工程杂志 China B i otechnol ogy,2009,29(10):109～114 丙酮丁醇发酵菌的分子遗传改造 3 杨 明1 刘力强 133 牛 昆1 贾娟娟1 李 寅2 张延平2 王正品 1 (1华北制药集团生物燃料研究所 石家庄 050015 2中国科学院微生物研究所 北京 100101) 摘要 丙酮丁醇梭菌及拜氏梭菌是重要的ABE (丙酮、丁醇和乙醇)工业生产菌株,其发酵产物中的丙酮和丁醇均为重要的化工原料,汽车发动机试验证明丁醇还是一种性能优于乙醇的极具潜力的生物燃料和燃料添加剂。随着新生物技术的不断发展及工业生产的需求,遗传工程改造不断应用于丙酮丁醇生产菌株。在前人研究及工业实践的基础上,对丙酮丁醇生产菌株的遗传特性及其分子遗传改造取得的进展进行了详细概述。 关键词 丁醇 丙酮丁醇梭菌 拜氏梭菌 基因工程 分子遗传学 中图分类号 Q819 收稿日期:2009205225 修回日期:2009207224 3河北省科学技术研究与发展计划重大技术创新项目(08275509Z )、石家庄市科学应用技术研究与开发资金项目(8120103A )资助项目 33通讯作者,电子信箱:ncpcllq@https://www.wendangku.net/doc/bf6909402.html, 丁醇除了是重要的有机化工原料外,还是一种极具潜力的新型生物燃料。其热值、辛烷值与汽油相当;含氧量与汽油中常用的甲基叔丁基醚相近;不会腐蚀管道,便于管道输送;蒸汽压低,安全性高,且能与汽油以任意比混合。由于具有这些优点,因此引起了各国研究者和企业的兴趣。丙酮丁醇梭菌(C lostridium acetobu tylicum )在很早以前就被用于溶剂丙酮和丁醇的 生产,二战后,石化工业的迅猛发展及原料价格的上涨,使得丙酮丁醇发酵(ABE 发酵)生产被石化法替代。近几年随着石油价格的迅猛增长,石油化工生产丁醇成本也随之增长,生物发酵法生产丁醇重新受到关注。同时随着生物技术的飞速发展,采用分子生物学手段、基因改造技术以及代谢工程来增加丙酮丁醇梭菌发酵溶剂特别是丁醇的产量又成为研究的热点。本文在这一前提下,对丁醇产生菌的分子遗传工程改造研究及其在育种中的应用进行了概括和总结。 1 丙酮丁醇生产菌的分子遗传学研究进展 1861年巴斯德首次发现细菌能够产生丁醇,1912年魏兹曼(W eiz mann )发现了一种梭菌C lostridium acetobutylicum 能够将淀粉转化为丙酮、丁醇及乙醇。 迄今,用于丙酮丁醇发酵最主要的两株野生菌为 C. acetobutylicum ATCC 824及 C.beijerinckii NC I M B 8052 (两种菌统称为产溶剂梭菌)。前者的基因组序列已经 在2001年完成 [1] ,后者的基因组序列在2007年6月由 美国Joint Genome Institute 完成全基因组测定[2] 。这两 株菌都能利用淀粉,但在系统发育上相距较远。C. acetobutylicum ATCC 824基因组由3940880bp 组成, 编码3762个多肽,并含有一个192000bp 的大质粒 pS OL,编码176个多肽。而C.beijerinckii NC I M B 8052 基因组由6000632bp 组成,不含质粒,溶剂产生基因都位于染色体上。很多研究认为 C.beijerinckii 的底物谱和适宜pH 范围更宽,在丙酮丁醇发酵上可能比 C. acetobutylicum ATCC 824更具有工业应用潜力 [3] 。 借助于基因组学的研究工具,这两株菌中与丙酮丁醇合成相关的遗传基础已经基本阐明。丙酮生物合成分支途径中的两个关键酶是辅酶A 转移酶(CoAT )和乙酰乙酸脱羧酶(AADC ),它们一方面直接催化葡萄糖代谢中间产物乙酰辅酶A 经乙酰乙酸生成丙酮,同时又通过转化乙酸和丁酸间接促进丙酮和丁醇的合成。C.acetobutylicum 中,与溶剂合成相关的基因簇位于一个兆质粒上,称为s ol 操纵子(adhE 2ctfA 2ctfB ,编码一个多功能醛/醇脱氢酶及一个CoAT,ctfA 和ctfB 分别 编码CoAT 的两个亚基。 )。编码丁醇脱氢酶的两个基
溶解氧对发酵的影响及其控制
溶解氧对发酵的影响及其控制 1 溶解氧对发酵的影响 溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。 1.1 溶氧量在发酵的各个过程中对微生物的生长的影响是不同的 改变通气速率发酵前期菌丝体大量繁殖，需氧量大于供氧，溶氧出现一个低峰。在生长阶段，产物合成期，需氧量减少，溶氧稳定，但受补料、加油等条件大影响。补糖后，摄氧率就会增加，引起溶氧浓度的下降，经过一段时间以后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度。如继续补糖，又会继续下降，甚至引起生产受到限制。发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度上升，一旦菌体自溶，溶氧浓度会明显上升。 1.2 溶氧对发酵产物的影响 对于好氧发酵来说，溶解氧通常既是营养因素，又是环境因素。特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，DO的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。 在黄原胶发酵中，虽然发酵液中的溶氧浓度对菌体生长速率影响不大,但是对菌体浓度达到最大之后的菌体的稳定期的长短及产品质量却有着明显的影响。
需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氢酶(GDH)的酶活下降很快,这可能是由于在高溶氧条件下,剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。 DO值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。研究表明，L-异亮氨酸的代谢流量与溶氧浓度有密切关系，可以通过控制不同时期的溶氧来改变发酵过程中的代谢流分布,从而改变Ile等氨基酸合成的代谢流量。 2 溶氧量的控制 对溶解氧进行控制的目的是把溶解氧浓度值稳定控制在一定的期望值或范围内。在微生物发酵过程中,溶解氧浓度与其它过程参数的关系极为复杂,受到生物反应器中多种物理、化学和微生物因素的影响和制约。从氧的传递速率方程也可看出，对DO值的控制主要集中在氧的溶解和传递两个方面。 2.1 控制溶氧量(C*-CL)是氧溶解的推动力，控制溶氧量首要因素是控制氧分压（C*）。高密度培养往往采用通入纯氧的方式提高氧分压，而厌氧发酵则采用各种方式将氧分压控制在较低水平。如啤酒发酵，麦汁充氧和酵母接种阶段，一般要求氧含量达到8～10PPM；而啤酒发酵阶段，一般啤酒中的含氧量不得超过2PPM。 2.2控制氧传递速率氧传递速率主要考虑KLa的影响因素。从一定意义上讲，KLa愈大，好氧生物反应器的传质性能愈好。控制KLa的途径可分为操作变量、反应液的理化性质和反应器的
溶解氧和造成溶氧不足的原因
溶解氧和造成溶氧不足的原因 内容摘要：水质对养殖的水生动物起着至关重要的作用。正常的养殖水体（未被工业污染），影响水质的主要指标是pH值（酸碱度）、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等5项指标。重金属、农药、化工污水等污染的水源，如超出《渔业水质标准》，则不能用于水产养殖生产。对养殖用水，必须定期进行全面科学检测。如果片面检测或仅凭经验主观判断，可能招致灾难性的后果。 一、养鱼先养水，好水养好鱼 俗话说：“养鱼先养水，好水养好鱼”。水是鱼、虾、蟹、鳖、龟、蛙等水产养殖动物的生活环境，水质的好坏直接影响到水产养殖生物的生长和发育，从而影响到产量和经济效益。每一种水产动物都需要有适合其生存的水质条件，水质若能满足要求，养殖动物就能顺利生长发育。如果水质的一些基本指标超出生物的适应和忍耐范围，轻者养殖动物生长速度缓慢，成活率降低，饲料系数提高，经济效益下降。重者可能造成养殖动物的大批死亡，引起严重的经济损失。 恶化的水质不仅有害于动物机体的健康，甚至还危及它们的生命。众所周知水是一种优良的溶剂和悬浮剂，它可溶解各种气体，如氧气、二氧化碳、氨和硫化氢等，也可溶解各种盐类，如亚硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐等，还可悬浮尘埃、有机碎屑、细菌、藻类、小型的原生动物以及各种虫卵等。水体中溶解和悬浮的种种有形或无形的物质和成分，其中一部分对水产动物的生长、发育是必需的，有一些是无益的，而另一部分则是有害的，或者在含量较多时有害，同样，它们对水体中的其他生物，也有有利和不利的方面，特别是某些成分对养殖动物生长和健康不利，而对一些病原体（如病原菌、寄生原生动物）的繁殖、滋生以及产生毒力等是必需的，就容易导致疾病的发生。 水质对养殖的水生动物起着至关重要的作用。正常的养殖水体（未被工业污染），影响水质的主要指标是pH值（酸碱度）、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等5项指标。重金属、农药、化工污水等污染的水源，如超出《渔业水质标准》，则不能用于水产养殖生产。对养殖用水，必须定期进行全面科学检测。如果片面检测或仅凭经验主观判断，可能招致灾难性的后果。 科学的检测的可得出正确的数据。这些数据可以告诉养殖者水质的状况，从而判断水质是否满足水产动物生长的要求，以及是否会引起动物发病。水质检测的另一个作用是为改善水质、鱼病用药提供依据，减少因施肥、投饵、用药等日常管理造成的鱼类死亡损失。因此，水质检测是保证水质健康的必要，也是水产健康养殖的基础。 二、溶解氧——水产动物生命要素 同人一样，水产动物也必须在有氧的条件下生存，不同的是人呼吸空气中的氧气，而水产动物呼吸的是水体中的溶解氧。水体缺氧可使其浮头，严重时泛塘致死。 1. 养殖（育苗）水体溶氧要求 一般来说，养殖（育苗）水体的溶解氧应保持在5~8mg/l（ppm），至少应保持3mg/l 以上。各种鱼、虾类的需要溶解氧条件如表1。
1 溶解氧对发酵的影响
1 溶解氧对发酵的影响 溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。 1.1 溶氧量在发酵的各个过程中对微生物的生长的影响是不同的 改变通气速率发酵前期菌丝体大量繁殖，需氧量大于供氧，溶氧出现一个低峰。在生长阶段，产物合成期，需氧量减少，溶氧稳定，但受补料、加油等条件大影响。补糖后，摄氧率就会增加，引起溶氧浓度的下降，经过一段时间以后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度。如继续补糖，又会继续下降，甚至引起生产受到限制。发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度上升，一旦菌体自溶，溶氧浓度会明显上升。 1.2 溶氧对发酵产物的影响 对于好氧发酵来说，溶解氧通常既是营养因素，又是环境因素。特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，DO的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。[1] 在黄原胶发酵中，虽然发酵液中的溶氧浓度对菌体生长速率影响不大,但是对菌体浓度达到最大之后的菌体的稳定期的长短及产品质量却有着明显的影响。 [2] 需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氢酶(GDH)的酶活下降很快,这可能是由于在高溶氧条件下,剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。[3] DO值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。研究表明，L-异亮氨酸的代谢流量与溶氧浓度有密切关系，可以通过控制不同时期的溶氧来改变发酵过程中的代谢流分布,从而改变Ile等氨基酸合成的代谢流量。[4] 2 溶氧量的控制
溶氧对氨基酸发酵的影响及控制
溶氧对氨基酸发酵的影响及控制 【摘要】本文对溶解氧在氨基酸微生物工业发酵的影响及控制策略进行了系统分析和探讨。 【关键词】氨基酸发酵；DO；溶解氧控制 利用微生物发酵生产氨基酸的技术已历半个多世纪。氨基酸生物发酵是一个复杂的生化反应过程，溶解氧是氨基酸发酵生产工艺的一个非常重要的控制参数[1]。发酵液中溶氧的高低直接影响菌体的生长和代谢产物的积累，并最终决定着氨基酸产量的高低[2]。因此，研究溶解氧在氨基酸微生物工业发酵中对产物生产的影响及控制策略，对氨基酸发酵工艺管理的优化和工艺过程的放大具有重要意义。笔者对氨基酸发酵工艺的供氧问题进行了分析与探讨，对增加溶氧的主要方法进行了综述，以期对氨基酸工业生产提供一定的借鉴。 1 氧在氨基酸好氧发酵过程的作用 氨基酸发酵生产菌大多为需氧菌或兼性厌氧菌。发酵液中的氧（溶解氧）是菌体生长与代谢的必需品。氨基酸的发酵过程主要包括菌体生长和代谢产物积累2个阶段，溶解氧在氨基酸发酵中的主要作用有两点：①参与氨基酸生物合成所必须的ATP，以完成生物氧化作用，并使菌体能够充分生长；②只有在氧的存在下，氨基酸的生物合成过程中产生的NAD（P）H2才能被氧化生成NAD（P），确保反应向合成氨基酸产物的方向进行。因此在氨基酸发酵过程中要保持一定的溶氧量来满足菌体生长和产酸的耗氧需要；溶氧的高低，应该根据不同菌种，不同培养阶段和培养条件等具体情况决定，将溶解氧控制在一个最佳水平以实现糖和酸最大转化率。 1.1 溶解氧对菌体生长的影响 氨基酸发酵的前期是菌体生长的主要阶段，如果发酵液中溶解氧的浓度受到限制，就会影响菌体的生长与繁殖，进而影响到最终的氨基酸产量。如谷氨酸发酵过程中，在菌体生长期，溶解氧浓度过低，在产酸期则抑制谷氨酸合成，生成大量代谢副产物；反之，溶解氧浓度过高，菌体生长受到高氧抑制，生长慢，耗糖慢，造成后期菌体容易衰老，导致糖酸转化率偏低[3]。 1.2 溶解氧对发酵产物积累的影响 氨基酸发酵按照合成途径不同，需氧量的差异可分为三类，第一类，是合成期需供氧充分，产酸量才能达最大的谷氨酸系氨基酸；第二类，是合成期满足供氧，就能达到最高产量，一但供氧受限，产量会受影响但并不十分明显的是天冬氨酸系氨基酸；第三类，是只有在供氧受限、细胞呼吸受抑制时，才能获得最大量的氨基酸，如果供氧充足，产物形成反而受到抑制的亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等。因此，在实际生产应用中，应根据合成氨基酸种类及具体需要确定溶氧控
(工业)微生物学试题(附解析)-生物工程-生物技术-制药工程-天津科技大学-05复习过程
1.古生菌 2.裂解量 3.自养微生物 4.基内菌丝 5.连续培养 6.抗生素
7.移码突变 8.完全培养基 9.单克隆抗体 10.模式菌株 二、填空（每空0.5分，60个空，共计30分） 1.革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成分是，革兰氏阴性细菌细胞壁的特有成分则是。 2.用人为方法除尽细胞壁的细菌称为，未除尽细胞壁的细菌称为 ，因在实验室中发生缺壁突变的细菌称为，而在自然
界长期进化中形成的稳定性缺壁细菌则称为。 3.在细菌中，存在着4种不同的糖被形式，即、、 和。 4.目前对芽孢耐热机制较为新的解释是学说；此外，一般认为芽孢中特有的成分也与耐热性有关。 5.较为典型的产生匍匐菌丝和假根的代表菌是和，假根的作用是。 6.双层平板法是测定噬菌体效价的最常用方法，其低层平板含，上层平板中的三种成分分别为、和。 7.EMB培养基属于性培养基，它含有两种染料分别为 和，大肠杆菌由于能够发酵产酸，因此菌落呈色，而沙门氏菌和志贺氏菌的菌落为色。 8．在典型的生长曲线中，细胞形态多变是在期，细胞浓度最高是在期，细胞RNA含量最高是在期，代时最短是在期。9．微生物生长的测定方法有、、 等。 10.产能代谢中，微生物通过磷酸化和磷酸化把某种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；光合微生物则通过 磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP中。磷酸化既存在于发酵中，也存在于呼吸作用中。 11．专性好氧菌能在较高浓度分子氧下生长，而未遭超氧阴离子自由基的毒害，其原因是具有完整的呼吸链，还含有和两种酶。12．巴氏消毒法的具体方法很多，主要可分为两类，即 和。 13．在微生物发酵过程中，pH的变化与培养基的C/N有关，C/N高的培养基经培养后pH常会显著。
梅特勒-托利多_过程分析_【故障处理】溶氧电极发酵后期读数波动_任嘉麟
知识标题：发酵后期溶氧电极波动的故障处理方法 标签：氧，光学氧，电极，溶解氧，细胞培养，波动 知识来源：□原创；□官方 知识类型：□接线图；□安调指导；□故障处理；□校准说明；□维护保养；□证书；□专业理论；□其他__________ 专业分类：□PH；□DO；□GAS；□电导率；□TOC；□浊度；□CO2；□Si/Na；□Cl/S；□微生物；□Ozone；□其他__________ 设备类型：□传感器；□变送器；□护套；□线缆；□分析仪；□自清洗； □其他__________ 信号类型：□模拟；□智能ISM；□其他__________ 变送器：□M100；□M200；□M300；□M400；□M700；□M800；□M420；□X100；□便携式；□其他__________ 适用行业：□电力；□食品；□化工；□制药；□其他__________ 证书类型：□防暴；□通讯协议；□卫生；□材料材质；□生产标准；□出场证书; □其他__________ 摘要： 本文主要介绍了生物发酵罐，特别是研发小罐，在发酵后期读数波动的解决方法。
下图是细胞培养中常见的一种溶解氧测量读数波动现象，常常会发生在发酵后期。用户往往会发现在发酵后期读数会有不可控波动情况产生。以下介绍了一些故障排查办法。 发酵溶解波动趋势图 遇到类似问题以后，最常见的手段就是过程校准了。但是过程标定往往会更改斜率，影响测量的准确度。
产生这种故障现象的原因一般分为以下几类: 1.极谱氧电极的膜片和电解液没有定期更换或者校准错误导致 2.极谱氧电极内电极积液造成读数波动 3.气泡干扰 4.随着发酵进行，生物生长覆盖传感器膜的现象 5.消泡剂干扰 解决办法： 1.上罐标定前必须正确检测电极性能SOP。严格按照以下步骤操作可以最大程度 的避免上罐后电极异常和波动的产生。在检测电极前建议先更换溶氧膜片和电解液。并作极化（建议6小时） 检测内电极和电极杆的空载电流值：如图所示，将电极连接仪表，并取下溶氧膜把内电极擦干，置于空气中，同时观察电流值。 正常电极空载电流值<±0.03nA（一般使用的电极也应小于±0.5nA）如果大于±1nA则说明电极内有积液，需返厂维修。
影响水中化学需氧量检测的因素分析
影响水中化学需氧量检测的因素分析 水体污染的重要指标之一便是化学需氧量过高，文章从还原性物质、空白实验值及其他方面分析对化学需氧量测定结果的影响进行了分析，并提出相应的解决方法。希望能够为相关工作提供参考。 标签：化学需氧量；检测；因素分析 化学需氧量作为衡量水质标准的一项重要指标，其检测结果的准确性也受到了有关政府部门的高度重视。水中存在着很多还原性的物质，如氯离子、二价铁离子、硫离子等，这些物质会影响化学需氧量测定结果的准确性；此外，水样的取样过程、水样的保存、运输和实验过程中使用的试剂质量、实验用水、试剂加入量、回流时间，以及不同实验人员的操作等，都会对实验结果造成一定程度的影响。因此，作为实验室检测人员有必要对影响其检测结果的因素进行分析，并在检测过程中消除这些因素，保证结果的准确性。文章重点从以下几个方面对影响COD检测结果的准确性的因素进行了简单分析。 1 水中的还原性物质对化学需氧量检测的影响及其解决办法 1.1 氯离子对测定的影响及解决方法 氯离子能够降低催化剂的浓度，导致有机物在进行氧化时并不完全，是测定过程中主要的影响因素。银离子会与氯离子发生反应，使得测定的结果较标准值低；在酸性的条件下，氯离子会被重铬酸钾氧化，反应中产生氯气，氯气能够将水中其他的还原性离子氧化如硫离子和二价铁离子，并且自身为气态能够逸出，导致化学需氧量的测定值偏高。通常实验室采用加入硫酸汞的方法除去部分氯化物，经回流后，氯离子与硫酸汞结合成可溶性的氯汞络合物。 1.2 二价铁离子和硫离子对测定的影响及解决方法 一些水样当中含有二价铁离子和硫离子等干扰元素，在测定前要先测定原始的浓度，默认氧化量是固定的，在测定实验的计算中扣除二价铁离子和硫离子的耗氧量，从而得到实际的化学需氧量。但是这种方法只是理想环境下的方法，在实际应用中的可行性不大，因此可以在水样中提前通入空气，将二价铁离子和硫离子氧化形成沉淀进而除去。 1.3 氨分子或铵根离子对测定的影响及解决方法 当水中有氯离子存在时，氨根离子会发生这样的反应：6NH3+7Cr2O+56H+=6NO2+14Cr3++32H2O，对测定结果的影响更大。因此，可以对水中的氯离子进行消除或是利用重铬酸钾溶液进行测定。 2 空白实验的值对检测的影响及其解决办法
溶氧对发酵的影响及其控制
溶氧对发酵的影响及其控制 摘要：发酵液中的溶氧浓度（Dissolved Oxygen，简称DO）是影响发酵的关键因素，对微生物的生长和产物形成有重要的影响。要根据氧的溶解特性及微生物对氧的需求，分析溶氧对发酵的影响及对发酵产物的影响，进而确定溶氧量的控制及在发酵液中的传递，使生产效益最大化。 关键词：溶氧发酵代谢溶氧量控制传递 Abstrac t: The dissolved oxygen concentration in the fermentation broth (Dissolved Oxygen, referred to as DO) is the key factor to influence the fermentation, has an important influence on microbial growth and product formation. According to the demand of dissolution characteristics and microbial oxygen on oxygen, analysis of the effects of dissolved oxygen on the fermentation and the effect on fermentation, and then determine the control of dissolved oxygen in the fermentation broth and transfer, the maximum production efficiency. Key words: dissolved oxygen; fermentation; metabolism;Dissolved oxygen control transfer 溶氧浓度（DO）作为发酵控制中的一个关键参数，直接影响着发酵生产的稳定性和生产成本，受到工业生产和实验室研究的重视，无论是厌氧还是需氧发酵，研究发酵液中溶氧对发酵的影响都有重要意义。 一·氧的溶解特性 溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子状态的氧，用DO 表示。氧是一种难溶气体，在常压、25℃的条件下，空气中的氧在纯水中的溶解度仅约为0.25mmol/L，在发酵液中，由于各种溶解的营养成分、无机盐和微生物[3] 的代谢产物存在，会明显降低氧的溶解度。此外，溶氧浓度会随着温度、气压、盐分的变化而变化。一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。其中就提到一个临界溶氧浓度的确定。 临界溶氧浓度的确定，如右图：[2] 在发酵过程中停止供气，通过观察发酵体系 中DOT的变化可以大致确定细胞生长的临界
新型生物燃料———丁醇的研究进展
新型生物燃料———丁醇的研究进展 姓名:吴柏君 学号：201307231 班级：应化1301班 专业：化学与生物工程学院 兰州交通大学 2015年10月10日
摘要:出于能源安全和环保的考虑,生物燃料已成为许多国家研究发展的目标,而生物丁醇以其特有的优势体现了能源的多元化和巨大的发展潜力。介绍了丁醇作为新型生物燃料的优势及国内外最新研究进展,并对丁醇生产中存在的问题及其应对策略进行了探讨,最后对其发展前景进行了展望。 关键词:丁醇; 生物燃料; 研究进展 中图分类号:O623.411文献标识码:A文章编号:0253-4320(2008)06-0028-04 Research progress in new biofuel butanol Abstract:In view of energy security and environment protection,biofuel has been turned into research and developmenttarget in many countries.With special advantages,biobutanol demonstrates energy diversification and great developmentpotential.The advantages of butanol as a newbiofuel and its latest research progress athome and abroad are introduced,and thepresent problems existing in butanol production by the fermentation and their strategies are discussed.Finally,the prospects ofbiobutanol are looked forward to. Key words:butanol;biofuel;research progress 受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,发展生物燃料已成为许多国家提高能源安全、减排温室气体、应对气候变化的重要措施。生物燃料是指通过生物资源生产的适用于汽油或柴油发动机的燃料,包括燃料乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物气体、生物甲醇、生物二甲醚等,目前市场上以燃料乙醇和生物柴油最为常见。生物丁醇与乙醇相似,可以和汽油混合,但却具有许多优于乙醇之处,因此,生物丁醇的研究开发日益受到许多国家的重视[1-3]。 1生产概述 工业上生产丁醇的方法有3种[4-5]:①羰基合成法。丙烯与CO、H2在加压加温及催化剂存在下羰基合成正、异丁醛,加氢后分馏得正丁醇,这是工业上生产丁醇的主要方法。②发酵法。以淀粉等为原料,接入丙酮-丁醇菌种,进行丙酮丁醇(ABE)发酵,发酵液精馏后得产品正丁醇。③醇醛缩合法。乙醛经缩合成丁醇醛,脱水生成丁烯醛,再经加氢后得正丁醇。发酵法生产丙酮和丁醇工业始于1913年。第一次世界大战爆发后,丙酮用于制造炸药和航空机翼涂料等用量激增。英国首先改造酒精厂为丙酮丁醇工厂,继而又在世界各地建立分厂,以玉米为原料大规模生产丙酮、丁醇。战后由于与丙酮同时制得约有2倍量的正丁醇未发现可利用价值,丙酮、丁醇工业曾衰退停顿,当发现正丁醇是制造醋酸丁酯作为硝酸纤维素之最佳溶剂后,此工业又获得新生。20世纪五六十年代,由于来自石油化工的竞争,丙酮、丁醇发酵工业走向衰退。但是70年代的石油危机,促使人们重新认识到丙酮、丁醇发酵工业的重要性[6]。 2优势 发酵法生产的生物丁醇可作为生物燃料替代汽油等石化能源,其优势体现在生产方法和产品性能两方面。 2.1发酵方法上的优势 (1)化工合成法以石油为原料,投资大,技术设备要求高;而微生物发酵法一般以淀粉质、纸浆废液、糖蜜和野生植物等为原料,利用丙酮丁醇菌所分泌的酶来将淀粉分解成糖类,再经过复杂的生物化学变化,生成丙酮、丁醇和乙醇等产物,其工艺设备与酒精生产相似,原料价廉,来源广泛,设备投资较小;(2)发酵法生产条件温和,一般常温操作,不需贵重金属催化剂;(3)选择性好、安全性高、副产物少,易于分离纯化;(4)降低了对有限石油资源的消耗和依赖。