第三章--酒精生产工艺学课件课件.pptVIP

*A:酶使用成本高。纤维素酶费用占到酶糖化纤维材料总成本的50%。B:酿酒酵母不能利用半纤维素水解产物发酵酒精。C：生产过程复杂。D：木质素未能有效开发利用。*●酶活力低：提高酶活力。（如何提高？）●酶解效率低、酶用量大：与底物特性有关。与纤维素降解酶的酶系组成有关。（如何改善酶系组成？）●使用效率低：水解模式中使用的酶为一次性使用的游离酶。问题：如何降低使用成本？哪些原因会导致酶使用成本增加？*●使用效率低：水解模式中使用的酶为一次性使用的游离酶。固定化酶：*什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性载体水不溶性酶（固定化酶）固定化技术*化学偶联酶固定化间歇可溶交联包埋吸附间歇连续酶的固定化技术和固定化酶*固定化酶的特点：优点：不溶于水，易于与产物分离；可反复使用；可连续化生产；稳定性好。缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活*固定化技术微型胶囊法吸附通过双功能试剂进行共价交联胶格包埋和水不溶性载体共价结合*一固定化酶的方法（一）微型胶囊法*（二）吸附法物理吸附法静止法反应器上直接吸附法混合浴或振荡浴吸附法*优点： 固定化时酶分子的构象很少 或基本不发生变化。缺点： 结合力弱，易解吸附。载体： 纤维素、琼脂糖、活性炭、 沸石及硅胶等。*离子结合法酶分子 含有离子交换基团的固相载体。第一个离子结合法固定化酶： DEAE—Cellulose 固定化过氧化氢酶第一个工业化的固定化酶： DEAE-SephadexA-50 固定化氨基酰化酶*（三）胶格包埋法首先被采用的胶格包埋法是：固定化胰蛋白酶木瓜蛋白酶?－淀粉酶Enzyme+N,N-甲叉双丙稀酰胺,丙稀酰胺引发剂－－inactiation*（四）共价交联法双功能试剂： 常用的是戊二醛 O O H—C—CH2—CH2—CH2—C—H第一篇报道是：戊二醛交联羧肽酶得到一种分子间交联的固定化酶*图酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联酶分子；（a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶*泵储罐反应产物离心机消旋反应器固定化酶柱子晶体L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala二固定化酶在工业生产上的应用**B:酿酒酵母不能利用半纤维素水解产物发酵酒精。●筛选菌株●基因改造、重组●发酵模式：分开发酵；混合发酵；固定化发酵。*(1)糖化发酵两步工艺(SHF)即糖化、发酵二步发酵法。工艺特点是纤维素水解和水解液的酒精发酵是在不同的容器内进行，每一个过程都可以在最佳条件下完成。(2)边糖化边发酵(SSF)纤维素酶作用于纤维素，释放的葡萄糖不断地被酵母将其转化为乙醇。(3)直接发酵法嗜热菌(40-65℃)和极端嗜热菌(65℃)能直接利用纤维素生产乙醇，不需要经过酸解或酶解前处理过程。C：生产过程复杂或不合理。*1糖化发酵两步工艺(SHF)即糖化、发酵二步发酵法。工艺特点是纤维素水解和水解液的酒精发酵是在不同的容器内进行，每一个过程都可以在最佳条件(温度、pH)下完成。在SHF过程中，(1)纤维二糖的积累会抑制内切和外切葡聚糖酶的催化作用；葡萄糖的积累对于β-葡萄糖苷酶的催化也有一定的抑制作用。所以，SHF法存在着酶解效果差、酶制剂用量大的弊端，通过添加适量的外源β-葡萄糖苷酶可以消除纤维二糖的反馈抑制，提高纤维素的酶解得率。(2)为了克服乙醇产物的抑制，必须不断地将其从发酵罐中移出，采取的方法有减压发酵法、快速发酵法等。(3)对细胞进行循环利用，可以克服细胞浓度低的问题。(4)筛选在高糖浓度下存活并能利用高糖的微生物突变株，以及使菌体分阶段逐步适应高基质浓度可以克服基质抑制。*（2）边糖化边发酵(SSF)该法的主要优点有（1）首先在纤维素酶的作用下，释放的葡萄糖由微生物将其转化为乙醇，消除了葡萄糖因浓度过高对纤维素酶的反馈抑制，提高了糖化效率；（2）可以提高水解速度，且酶的需要量较小；（3）可以得到高的乙醇产量；（4）简化了设备，降低了能源的消耗，节约了总生产时间。存在问题：如木糖的抑制，糖化与发酵的温度不协调等。现在由