摘要

:利用纤维素酶将纤维素转化为可酵解的糖,进一步用于生产酒精,不仅综合利用了

大量的工农业纤维废料

,而且减轻了环境污染。文章从发酵温度、发酵时间、发酵 pH 值、纤维

素酶用量、接种量以及初始底物湿度这几方面对纤维素废弃物发酵生产酒精条件进行综述。

 

　　关键词

:纤维素废弃物酵母酒精固态发酵发酵条件 

　　中图分类号

: TQ02 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010) 08-105-01 

　　

 

　　

1 引言 

　　纤维素资源丰富、来源广泛

,是一种具有很高利用价值的有机物质。但由于技术有限等诸

多原因

,这一类宝贵资源的利用效率并不高,而且有相当大一部分被废弃,成为环境污染物之

一。利用纤维素酶可将纤维素酶解为可酵解的糖

,进一步用于发酵生产酒精,此方法不仅利用

了大量的工农业纤维废料

,更减轻了环境污染。 

　　在发酵生产酒精过程中

,可采用固态发酵法。固态发酵是微生物在不存在或基本不存在

游离水的固态基质上的发酵方式。发酵过程几乎没有自由水存在

,因此固态发酵具有能耗低、

产品分离成本低、条件简单、污染少、基本无废水排放等优点

,这使固态发酵在工业发酵生产,

特别是酒精发酵中具有广泛的应用。

 

　　酵母酒精发酵的常用菌种包括酿酒酵母、管囊酵母和假丝酵母等。其发酵机理为在无氧
条件下

,葡萄糖通过糖酵解生成丙酮酸,丙酮酸再经过脱羧形成乙醛,乙醛通过还原得到乙醇。

利用酵母发酵生产酒精具有产率高、耐酒精能力强、受污染危险小的特点

,目前广泛运用于酒

精生产中。

 

　　发酵过程中

,不同的发酵条件会一定程度上影响发酵产率,通过比较不同发酵温度、发酵

时间、发酵

pH 值、纤维素酶用量、接种量以及初始底物湿度等发酵条件下的酒精产量,可分析

获得纤维素酶酒精发酵的最适条件。

 

　　

2 发酵生产酒精条件 

　　

2.1 发酵温度对酒精产率的影响 

　　经实验测定

,纤维素发酵生产酒精的最佳温度为 30～35

℃ ,这是纤维素酶与酵母最佳发

酵温度综合作用的结果。但是

,当使用耐高温酒精活性干酵母进行发酵时,可采用其最佳发酵

温度范围的上限值。

 

　　

2.2 发酵时间对酒精产率的影响 

　　发酵生产酒精产量的高低取决于发酵周期是否合理

,而发酵时间将直接影响酒精的产率。

由试验结果可知

,当酵母发酵时间为 72h 时,酒精产率较高,其原因是在发酵初期,酵母以发酵

醪中的糖分为碳源

,酵母不断代谢糖分发酵生成酒精;但当发酵一段时间后,随着发酵醪中的

糖分含量的减少

,酵母开始利用产物酒精作为碳源来维持自身的生长和繁殖,使得整个发酵过

程中酒精的产量呈先升后降的趋势

,所以时间的长短将直接决定酒精最终产量。 

　　

2.3 发酵 pH 对酒精产率的影响 

　　纤维素酶对

pH 比较敏感,因此 pH 值对酒精发酵的影响较大,在一定 pH 值下,纤维素酶

反应速度达到最大

,pH 升高或降低,酶反应速度均下降,从而使发酵产率降低。由实验可知,当

 

pH 值处于 3.2 到 4.8 之间时,酒精产率随 pH 增高而逐渐上升,在 pH 为 4.8 时酒精产率达到最
高。当

pH 超过 4.8 时酒精产率开始下降直至接近于 0。pH 过高或过低都会导致酶活下降甚至

失活。由此可以确定

,纤维素酒精发酵的最适 pH 为 4.8。 

　　

2.4 纤维素酶用量对酒精产率的影响 

　　在发酵过程中加入纤维素酶有助于提高酒精产率。通过实验表明

,随纤维素酶添加量的

增加

,酒精产率随之增加。加入纤维素酶前一般进行预处理。预处理后的纤维素更容易与纤维

素酶发生作用进行酶解

,生成葡萄糖及纤维二糖,进一步用于生产酒精。纤维素酶的用量直接

决定了预处理纤维素废弃物的最终水解情况及酒精产率。当纤维素酶用量较低时

,酒精产率