活性(xing)炭如(ru)何影響(xiang)乙醇生(sheng)產？

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)處(chu)理如何(he)影響乙(yi)(yi)醇(chun)的生(sheng)產(chan)，乙(yi)(yi)醇(chun)的一般工藝是(shi)(shi)玉米(mi)漿，水解產(chan)品的生(sheng)產(chan)是(shi)(shi)污染的，我們研究了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)處(chu)理和去除有毒(du)物質的*佳條件，以及對乙(yi)(yi)醇(chun)生(sheng)產(chan)的影響。

　　由于(yu)近期作物生(sheng)(sheng)產價格上漲（如玉(yu)米(mi)(mi)、大米(mi)(mi)等），以(yi)木纖維(wei)(wei)素材料作為(wei)生(sheng)(sheng)物乙(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產資(zi)源(yuan)引起了極大的(de)興趣。其(qi)(qi)中，甘蔗渣、高粱(liang)秸(jie)稈(gan)、小(xiao)麥(mai)秸(jie)稈(gan)、稻草、玉(yu)米(mi)(mi)秸(jie)稈(gan)、玉(yu)米(mi)(mi)芯和(he)(he)玉(yu)米(mi)(mi)殼(ke)（即玉(yu)米(mi)(mi)纖維(wei)(wei)）目前正(zheng)在研究(jiu)生(sheng)(sheng)物乙(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產資(zi)源(yuan)。為(wei)此(ci)，研究(jiu)了其(qi)(qi)可發酵(jiao)糖含量、*佳(jia)發酵(jiao)工藝及其(qi)(qi)水(shui)(shui)解策略。稀硫酸(suan)溶液、磷酸(suan)或鹽通常用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)物乙(yi)醇(chun)發酵(jiao)前的(de)水(shui)(shui)解。此(ci)外，還(huan)采用(yong)酶(mei)水(shui)(shui)解和(he)(he)酶(mei)和(he)(he)稀酸(suan)的(de)組(zu)合水(shui)(shui)解。

　　去除(chu)酚類化(hua)合(he)物(n = 3)。

　　據報道，酸水解產物中的呋喃衍生物（糠醛和5-羥甲基糠醛）和酚類化合物有毒，可抑制生物乙醇的生產，約0.6-3.0g / l的水平。以前的報告回顧了酸性水解產物的處理。活性炭處理導致呋喃(nan)衍生(sheng)物(wu)減少(shao)(shao)92%，羥甲(jia)基糠(kang)醛減少(shao)(shao)68%，酚(fen)類化合物(wu)總量減少(shao)(shao)約1%.25-0.5克(ke)/ 升。從水解產物(wu)中去除(chu)有(you)毒(du)物(wu)質非(fei)常可(ke)靠的(de)。

　　水解產物處理活性炭

　　用NaOH水(shui)解產(chan)品pH調節至(zhi)5.5后，混(hun)合(he)100ml水(shui)解產(chan)物和10g活性炭(tan)，然后通過真空過濾(lv)去(qu)除。

　　去除酚類化合物

　　有(you)毒呋喃衍生(sheng)(sheng)物(糠醛和5-羥(qian)甲基糠醛)和酚(fen)類化合(he)物在酸解過程(cheng)中產(chan)生(sheng)(sheng)，已知抑制細胞生(sheng)(sheng)長和乙醇生(sheng)(sheng)成(cheng)。在使用(yong)20g玉米殼和4%(v / v)H 2 SO 水(shui)解物制備后(hou)，我(wo)們(men)通過活(huo)性炭(tan)去除了這(zhe)些(xie)化合(he)物。如圖4所示，該過程(cheng)導(dao)致2015年總(zong)酚(fen)值.2降(jiang)至(zhi)153.3 mg / l，相(xiang)當于(yu)總(zong)酚(fen)類化合(he)物減少(shao)92.3%。然后(hou)用(yong)活(huo)性炭(tan)處(chu)理的(de)(de)水(shui)解產(chan)物生(sheng)(sheng)產(chan)生(sheng)(sheng)物乙醇，并與(yu)未處(chu)理的(de)(de)水(shui)解產(chan)物進行比較。

　　燒瓶培(pei)養物中嗜熱脂肪(fang)桿菌(jun)的生長曲(qu)線(xian)。

　　生產燒瓶培養中(zhong)的生物(wu)乙醇

　　為了探索酸水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)玉米殼的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)處理如何影響生物(wu)(wu)(wu)乙醇的(de)(de)生產(chan)，我們進行了兩(liang)種燒瓶培養：一種是(shi)未(wei)處理的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)品，另一種是(shi)活(huo)(huo)性炭(tan)處理的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)品作(zuo)為酵母培養物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)碳(tan)源。如圖2所示，嗜糖(tang)單胞菌的(de)(de)細胞生長曲線在(zai)兩(liang)種培養基中(zhong)是(shi)相似的(de)(de)，盡管當(dang)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)未(wei)經處理時(shi)，OD 600受中(zhong)等顏色(se)的(de)(de)嚴重影響。但是(shi)，葡(pu)萄(tao)糖(tang)、木(mu)糖(tang)和阿拉伯糖(tang)的(de)(de)消(xiao)耗(hao)量明顯不同(圖3)。當(dang)使(shi)用活(huo)(huo)性炭(tan)處理的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)時(shi)，單糖(tang)在(zai)培養192小(xiao)時(shi)后幾乎完(wan)全消(xiao)耗(hao)(圖3B)，即使(shi)在(zai)培養480小(xiao)時(shi)后，當(dang)使(shi)用未(wei)處理的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)品時(shi)，它(ta)們也(ye)沒有完(wan)全消(xiao)耗(hao)（圖3）A)。例如，當(dang)使(shi)用未(wei)處理的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)產(chan)品時(shi)，葡(pu)萄(tao)糖(tang)消(xiao)耗(hao)減(jian)慢； 具(ju)體來說，葡(pu)萄(tao)糖(tang)在(zai)72小(xiao)時(shi)內完(wan)全消(xiao)耗(hao)，而(er)活(huo)(huo)性炭(tan)在(zai)24小(xiao)時(shi)內完(wan)全消(xiao)耗(hao)。

　　熱脂肪芽孢桿菌燒(shao)瓶(ping)培養肉湯TLC分析(xi)。G，A和X分別表示葡(pu)萄糖(tang)(tang)、阿拉(la)伯糖(tang)(tang)和木(mu)糖(tang)(tang)標(biao)準產品。

　　活性炭處理(li)對(dui)生物乙醇生產動力學(xue)參數的影響(xiang)

　　為了評估水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)處理(li)(li)(li)如何影響生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)動力(li)學參(can)數，如表1所示(P)特定生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)率和(he)(he)(he)(he)(he)特定生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)率(Q p)。當使(shi)用活性(xing)(xing)炭(tan)處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)，在(zai)此期(qi)間(jian)(jian)NA1和(he)(he)(he)(he)(he)A(即葡(pu)萄糖(tang)消(xiao)耗(hao)周期(qi))p略高(gao)和(he)(he)(he)(he)(he)Q p未經(jing)處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)大(da)于1.6倍(bei)。此外，當使(shi)用活性(xing)(xing)炭(tan)處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)時(shi)(shi)，在(zai)此期(qi)間(jian)(jian)NA2和(he)(he)(he)(he)(he)A(即木糖(tang)和(he)(he)(he)(he)(he)阿拉伯(bo)糖(tang)的(de)消(xiao)耗(hao)周期(qi))P和(he)(he)(he)(he)(he)Q p未經(jing)處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)2.4倍(bei)和(he)(he)(he)(he)(he)3.4倍(bei)。有趣的(de)是，木糖(tang)和(he)(he)(he)(he)(he)阿拉伯(bo)糖(tang)在(zai)生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)中(zhong)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)活性(xing)(xing)炭(tan)處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(A2，A3和(he)(he)(he)(he)(he)A4)期(qi)間(jian)(jian)繼續(xu)消(xiao)耗(hao)，使(shi)用未處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)品時(shi)(shi)，木糖(tang)和(he)(he)(he)(he)(he)阿拉伯(bo)糖(tang)只在(zai)NA二期(qi)開(kai)始消(xiao)費； 從那時(shi)(shi)起，生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)開(kai)始與木糖(tang)和(he)(he)(he)(he)(he)阿拉伯(bo)糖(tang)同時(shi)(shi)消(xiao)耗(hao)()NA3)。然而(er)，當使(shi)用活性(xing)(xing)碳處理(li)(li)(li)的(de)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)時(shi)(shi)，到期(qi)間(jian)(jian)A5木糖(tang)和(he)(he)(he)(he)(he)阿拉伯(bo)糖(tang)已(yi)經(jing)完(wan)全消(xiao)耗(hao)，只有當生物(wu)(wu)(wu)乙醇(chun)(chun)開(kai)始消(xiao)耗(hao)時(shi)(shi)。

　　綜上所述，本研究結果表明，當活性炭用于生產(chan)嗜熱(re)脂(zhi)肪(fang)芽(ya)孢桿菌(jun)生物乙醇(chun)時，P和Q p得到改善(shan)，木糖(tang)/阿拉伯糖(tang)利用期(qi)間生物乙醇(chun)生產(chan)的持續性更好(hao)。