《表2 7 L发酵罐、不同操作条件下的ABE发酵性能综合比较》

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《以玉米粉/废弃毕赤酵母为混合原料高效发酵丁醇》

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*:酵母添加量为80 g/L-broth，NaOH添加量为10 g/L-broth；**:酵母添加量为80 g/L-broth，NaOH添加量为6 g/L-broth.

图2是8%玉米粉培养基对照（批次#2）和8%初始玉米粉培养基并投放酵母处理液发酵（批次#4）时，二糖/三糖、总氨基酸浓度的变化情况.如图2b所示，添入废弃酵母处理液前，17种氨基酸的总浓度约为0.28 g/L，投入后急剧上升到2.00 g/L左右，但之后基本停留在该水平不变.虽然氨基酸既没有消耗也没有积累，但是，较高水平的氨基酸浓度对于丁醇合成无疑是有益的.废弃酵母处理液中的单糖/二糖浓度很低，但三糖/三糖以上寡糖的浓度分别有20 g/L和30 g/L左右（表3）.玉米粉培养基中也存在有一定的三糖以上寡糖.在ABE发酵过程中，丙丁梭菌具有分泌淀粉酶特别是糖化酶的能力[18]，原则上它可以将二糖/三糖/多糖逐渐分解为葡萄糖.对照批次发酵中，葡萄糖浓度很高（图1b），二糖/三糖基本没有任何消耗.而发酵批次4，添入废弃酵母处理液后，部分由于稀释的作用，葡萄糖已经降低到4-5 g/L的较低水平，糖化酶得到诱导，其分解二糖/三糖的活性得到强化.发酵结束时，葡萄糖全部耗尽，二糖从最高时的8.97 g/L下降到0.62 g/L，三糖从5.33 g/L下降到0.24 g/L，难以被梭菌利用的三糖以上寡糖的浓度也能从18.93 g/L降低到14.73 g/L（曲线未给出）.投入废酵母处理液后，二糖/三糖浓度大幅下降，混合培养基中的二糖/三糖得到了有效利用，导致总糖利用效率大幅提升.这可能主要得宜于混合培养基中的高氨基酸和SO42-盐浓度环境以及其他不明因素.这时，25.6 g/L的葡萄糖、8.4 g/L的二糖、5.1 g/L的三糖以及3.8g/L的寡糖得到消耗，总糖耗量达到42.9 g/L（HPLC法测定），这与使用盐酸水解得到的总糖消耗（46.1 g/L×99%=45.6 g/L，图1d/表2）基本一致.玉米粉/废弃毕赤酵母混合原料ABE发酵体系可以提高总糖的利用效率，但是，我们更希望可发酵总糖能用于目标产物ABE的生产，实现所谓的“废弃固体的资源化”.如图1d所示，在批次#4第2个采样点（之后迅速添入处理液），（淀粉） 总糖浓度降低到25.8 g/L，ABE浓度则达到7.75 g/L.添入悬浊液后、4/5的“稀释效应”，将使得总糖浓度和ABE浓度分别降低到20.6 g/L和6.20 g/L.有关文献[19]报道，ABE溶剂产品对葡萄糖的总得率为39.2%，即便20.6 g/L的（淀粉）总糖能够全部转化成葡萄糖并被完全消耗，ABE浓度增量应该为8.08 g/L，而ABE浓度的实际增量却达到了9.05 g/L，增幅达到12%.以上事实说明，玉米粉/废弃毕赤酵母混合原料ABE发酵体系除了可以提高总糖利用率，实现淀粉物质的有效资源化外，部分废弃固态酵母确实也可以用于ABE生产，实现了“固体废料的资源化”，尽管利用率不够高（～12%）.最后，根据表3，酵母处理液中碳水化合物的液化率为36%[=（0.4+4.2+5.8）/（80×0.36）]，这里0.36是废弃酵母中碳水化合物（多糖）的含量，80是混合底物中废弃酵母的实际浓度（g/L）.再加上固体蛋白质的液化率，总C/N源的液化率可以达到54%（=18%+36%）.废弃酵母的水解/液化对促进总糖利用、废弃酵母的资源化和后述的废弃固态酵母的减量化都有着积极意义.比如说，将固体蛋白质液化成氨基酸，氨基酸本身虽然并没有被梭菌代谢利用，但是高浓氨基酸却可以加快丁醇的合成、葡萄糖的消耗以及二糖/三糖的利用.