培养基中的乙醇作用(乙醇在培养基中的作用)
乙醇在培养基中的作用
用平板计数法也可以,培养基为亚硫酸铁琼脂、sps或TSC这三个都是做厌氧菌的。不过需要36℃培养48小时。厌氧菌当然要厌氧培养。
按照计算菌落总数的方法操作,依次10倍稀释,多做几个稀释度,每个平皿吸取1mL,倾注培养基,培养48小时后,计数。
选择满足你的要求那个稀释度,按照这个稀释度稀释你的菌液。典型菌落应该为黑色菌落。
先把生孢梭菌在硫乙醇中培养24小时,然后吸取1毫升培养液用生理盐水进行10倍稀释,我的经验是,稀释到10的-7次方就是在100cfu以下了(这个你得自己多做几次平行实验或验证实验,看到底稀释到多少倍。
最初不好把握的时候可以同时培养几个临近的梯度),然后取至少200ml的硫乙醇酸盐培养基到试管里(要求无菌),然后接种1ml制备好的菌悬液到硫乙醇试管里,在32.5度下培养18h,然后开始计数。生孢梭菌在液体的硫乙醇里会长成梭子一样的单个菌落,这时拿的时候千万不要震动,然后开始计数(一个单独的“梭子”计一个菌落)。注:如果培养时间太长会产生浑浊,不便于计数。如果震动试管也会浑浊。硫乙醇的量尽量大一点,这样便于计数。
培养基的制备过程中应注意哪些问题
培养基制备过程中应注意:
1、不同的生物需要不同培养基,注意配方的选取,称取要准确,误差不能太大。
2、对于特殊物品,不能灭菌的要用过滤方法除菌。
3、配好后高温高压灭菌,可以在室温下放置很久,如果打开使用过一次,请放置冰箱。
4、如果长时间不用,一定要重新配置,不能拿以前的用来培养,避免污染。
培养基中加巯基乙醇
(1)基础培养基:含有基础生长所需的基本营养成分,最常用的是肉浸液,俗称肉汤,主要成分含牛肉浸液和蛋白胨。基础培养基广泛用于细菌的增菌、检验,也是制备其他培养基的基础成分。
(2)营养培养基:在基础培养基中可加入葡萄糖、血液、生长因子等特殊成分,供营养要求较高的细菌和需要特殊生长因子的细菌生长。最常用的是血琼脂平板、巧克力血平板等。
(3)鉴别培养基:利用细菌分解糖类和蛋白质的能力及其代谢产物的不同,在培养基中加入特定的作用底物和指示剂,观察细菌生长过程中分解底物所释放的不同产物,通过指示剂的反应不同来鉴别细菌。例如糖发酵管、克氏双糖铁琼脂(KIA)、伊红-亚甲蓝琼脂和动力-吲哚-尿素(MIU)培养基等。
(4)选择培养基:在培养基中加入抑制剂,去抑制标本中的杂菌生长,有助于所选择的细菌种类的生长。例如培养肠道致病菌的SS琼脂,其中的胆盐能抑制革兰阳性菌,枸橼酸钠和煌绿能抑制大肠埃希菌,因而使致病的沙门菌、志贺菌容易分离到。
(5)特殊培养基:包括厌氧培养基和细菌L型培养基等。前者是培养专性厌氧菌的培养基,除含营养成分外,还加入还原剂以降低培养基的氧化还原电势,如疱肉培养基、巯基乙醇酸钠培养基等。后者是针对细胞壁缺损的细菌L型,由于胞内渗透压较高,故培养基必须采用高渗低琼脂培养基。
乙醇在培养基中的作用有哪些
饲料菌体蛋白具有以下优点: 第一,生产效率高,比动植物高成千上万倍,这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。 第二,生产原料来源广,一般有以下几类:①农业废物、废水,如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水;②工业废物、废水,如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等;③石油、天然气及相关产品,如原油、柴油、甲烷、乙醇等;④H2、CO2等废气。 第三,可以工业化生产,它不仅需要的劳动力少,不受地区、季节和气候的限制,而且产量高,质量好。 用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多,包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件:所生产的蛋白质等营养物质含量高,对人体无致病作用,味道好并且易消化吸收,对培养条件要求简单,生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比较简单: 在培养液配制及灭菌完成以后,将它们和菌种投放到发酵罐中,控制好发酵条件,菌种就会迅速繁殖;发酵完毕,用离心、沉淀等方法收集菌体,最后经过干燥处理,就制成了单细胞蛋白成品。
乙醇对培养基的影响
“巯基乙醇2-Me 对细胞生长有很重要的作用。有人认为它相当于胎牛血清,有直接刺激细胞增殖作用。
2-Me的活性部分是硫氢基,其中一个重要作用是使血清中含硫的化合物还原成谷胱甘肽,能诱导细胞的增殖,为非特异性的激活作用。同时避免过氧化物对培养细胞的损害。
另一个重要作用是促进分裂原的反应和DNA 合成,增加植物凝集素(PHA)对淋巴细胞的转化作用,已广泛应用于杂交瘤技术,另外,也开始用于一些难以培养的细胞。”转自丁香园。那玩意的气味。。。永生难忘啊。。。
巯基乙醇在细胞培养中的作用
Trizol就是酚氯仿提取法的常用试剂
Trizol中有酚,异硫氰酸胍和B-巯基乙醇。他们的作用都是使蛋白变性,使蛋白质与核酸解聚。加入氯仿,用来分相,实际上是加速有机相和水相的分层,当溶液pH在酸性的时候,DNA分子就会沉淀在酚与溶液的界面,就是白色层,只有RNA分子留在水相,但溶液pH不在酸性范围内,会使DNA溶解在水相,所以使用时按照说明书要求根据细胞数或培养器皿底面积适量加入Trizol。最后异丙醇沉淀,将水相中RNA提取出来。
巯基乙醇在培养基中的作用
水解蛋白质肽键的一类酶的总称。按其水解多肽的方式,可以将其分为内肽酶和外肽酶两类。内肽酶将蛋白质分子内部切断,形成分子量较小的月示和胨。外肽酶从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个将肽键水解,而游离出氨基酸,前者为氨基肽酶后者为羧基肽酶。按其活性中心和最适pH值,又可将蛋白酶分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶。按其反应的最适pH值,分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。工业生产上应用的蛋白酶,主要是内肽酶。
蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。微生物蛋白酶,主要由霉菌、细菌,其次由酵母、放线菌生产。
催化蛋白质水解的酶类。种类很多,重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶等。蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性,一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中一定的肽键,如胰蛋白酶催化水解碱性氨基酸所形成的肽键。蛋白酶分布广,主要存在于人和动物消化道中,在植物和微生物中含量丰富。由于动植物资源有限,工业上生产蛋白酶制剂主要利用枯草杆菌、栖土曲霉等微生物发酵制备。
胰蛋白酶的作用
胰蛋白酶的作用是使细胞间的蛋白质水解从而使细胞离散。不同的组织或者细胞对胰酶的作用反应不一样。胰酶分散细胞的活性还与其浓度、温度和作用时间有关,在pH为8.0、温度为37℃时,胰酶溶液的作用能力最强。使用胰酶时,应把握好浓度、温度和时间,以免消化过度造成细胞损伤。因Ca2+、Mg2+和血清、蛋白质可降低胰酶的活性,所以配制胰酶溶液时应选用不含Ca2+、Mg2+的BSS,如:D-Hanks液。终止消化时,可用含有血清培养液或者胰酶抑制剂终止胰酶对细胞的作用。
1.称取胰蛋白酶:按胰蛋白酶液浓度为0.25%,用电子天平准确称取粉剂溶入小烧杯中的双蒸水(若用双蒸水需要调PH到7.2左右)或PBS(D-hanks)液中。搅拌混匀,置于4℃内过夜。
2.用注射滤器抽滤消毒:配好的胰酶溶液要在超净台内用注射滤器(0.22微米微孔滤膜)抽滤除菌。然后分装成小瓶于-20℃保存以备使用。
胰蛋白酶能够催化蛋白质的特定肽键水解,这个催化过程是不需要能量的,不会使酶失去活力,也不会改变形状和使自身水解。底物与酶的活性中心的结合是可逆的,这种结合使得蛋白质特定肽键因弯曲变形而被活化,更易于受到水分子的攻击,分别形成氨基和羧基而断裂,得到小分子多肽或氨基
肌醇在培养基中的作用
1/2MS+0.5mol/L NAA
(1)配制ms大量元素母液 一般将大量元素分别配制成100倍的母液,使用时再分别稀释100倍。 分别称取 nh4no3 165g kh2po4 17g kno3 190g cacl2·2h2o 44g mgso4·7h2o 37g 各自配成1l的母液。倒入1l试剂瓶中,存放于冰箱中。 (2)配制ms微量元素母液 一般将微量元素配制成100倍母液。 依次称取 ki 0.083g na2moo4·2h2o 0.025g h3bo3 0.62g cuso4·5h2o 0.0025g mnso4·h2o 1.69g cocl2·6h2o 0.0025g znso4·7h2o 0.86g 配成1l母液,倒入1l试剂瓶中,存放于冰箱中。 cuso4·5h2o和cocl2·6h2o 由于称取量很小,如果天平精确度没有达到万分之一,可先配成调整液。 分别称取 cuso4·5h2o 0.05g cocl2·6h2o 0.05g 各自配成100ml的调整液,然后取5ml就还有0.0025g的量。 (3)配制ms有机母液 一般配制成100倍ms有机母液。 依次称取 肌醇 10g 盐酸硫胺素(vb1) 0.01g 烟酸 0.05g 甘氨酸 0.2g 盐酸吡哆醇(vb6) 0.05g 配成1l母液,倒入1l试剂瓶中,存放于冰箱中。 (4)配制ms铁盐母液 一般配制成100倍ms铁盐母液。 依次称取 edta二钠 3.73g feso4·7h2o 2.78g 配成1l母液,倒入1l试剂瓶中,存放于冰箱中。 所以ms母液有5种大量元素母液,加上ms微量元素母液、ms有机母液和ms铁盐母液,共8种母液。 激素母液的配制 各种生长素和细胞分裂素要单独配制,不能混合在一起,生长素类一般要先用少量95%的酒精或1当量的naoh溶解,细胞分裂素一般要先用1当量的盐酸溶解,然后再加蒸馏水定容。一般取100mg配成100ml母液。 2、配制培养基 以配置1l ms培养基为例,按顺序进行如下操作: (1)先在烧杯中放入一些蒸馏水。 (2)分别取上面八种母液10ml倒入。 (3)一般称取30g蔗糖倒入,搅拌溶解。 (4)加蒸馏水用量筒定溶至1l。 (5)按设计好的方案添加各种激素,由于激素的用量很小,而且激素对组培植物的生长至关重要。所以有条件的话最好用微量可调移液器吸取,减少误差。 (6)用精密试纸或酸度计调整ph至5.7-5.8。(有条件的话使用酸度计,比较精确) 可配1当量的hcl和1当量的naoh用来调溶液ph值。 1当量hcl配制:用量筒量取8.3ml配成100ml溶液。 1当量naoh配制:称取naoh 4g 配成100ml溶液。 (7)称取5g左右琼脂粉(质量好的琼脂粉),倒入上面配好的溶液中,放在电炉上加热至沸腾,直到琼脂粉熔化。 (8)稍微冷却后,分装入培养容器中。无盖的培养容器要用封口膜或牛皮纸封口,用橡皮筋或绳子扎紧。 (9)放入消毒灭菌锅灭菌,灭菌20分钟左右。 (10)灭菌后从灭菌锅中取出培养基,平放在实验台上令其冷却凝固。
二、灭菌
灭菌是组织培养重要的工作之一。初学者要清楚有菌和无菌的范畴。有菌的范畴是:凡是暴露在空气中的物体,接触自然水源的物体,至少它的表面都是有菌的。依此观点,无菌室等未处理的地方、超净台的表面、简单煮沸的培养基、我们使用的刀、剪在未处理之前、我们身体的整个外表及与外界相连的内表,如整个消化道、呼吸道,即我们呼出的气体、培养容器无论洗得多干净等等都是有菌的。 这里所指的菌,包括细菌、真菌、放线菌、藻类及其他微生物。菌的特点是:极小,肉眼看不见。无处不在,无时不有,无孔不入。在自然条件下忍耐力强,生活条件要求简单,繁殖力极强,条件适宜时便可大量滋生。 无菌的范畴是:经高温灼烧或一定时间蒸煮过后的物体,经其他物理或化学的灭菌方法处理后的物体(当然这些方法必须已经证明是有效的),高层大气、岩石内部、健康的动、植物的不与外部接触的组织内部,强酸强碱,化学元素灭菌剂等表面和内部都是无菌的。从以上可以看出:在地球表面无菌世界要比有菌世界小的多。 灭菌是指用物理或化学的方法,杀死物体表面和孔隙内的一切微生物或生物体,即把所有生命的物质全部杀死。与此相关的一个概念是消毒,它指杀死、消除或充分抑制部分微生物,使之不再发生危害作用,显然经过消毒,许多细菌芽孢、霉菌厚垣孢子等不会完全杀死,即由于在消毒后的环境里和物品上还有活着的微生物,所以通过严格灭菌的操作空间(接种、超净台等)和使用的器皿,以及操作者的衣着和手都不带任何活着的微生物。在这样的条件下进行的操作,就叫做无菌操作。 植物组织培养对无菌条件的要求是非常严格的,甚至超过微生物的培养要求,这是因为培养基含有丰富的营养,稍不小心就引起杂菌污染。要达到彻底灭菌的目的,必须根据不同的对象采取不同的切实有效的方法灭菌,才能保证培养时不受杂菌的影响,使试管苗能正常生长。 常用的灭菌方法可分为物理的和化学的两类,即:物理方法如干热(烘烧和灼烧)、湿热(常压或高压蒸煮)、射线处理(紫外线、超声波、微波)、过滤、清洗和大量无菌水冲洗等措施;化学方法是使用升汞、甲醛、过氧化氢、高锰酸钾、来苏水、漂白粉、次氯酸钠、抗菌素、酒精化学药品处理。这些方法和药剂要根据工作中的不同材料不同目的适当选用。 1、培养基用湿热灭菌 培养基在制备后的24小时内完成灭菌工序。高压灭菌的原理是:在密闭的蒸锅内,其中的蒸汽不能外溢,压力不断上升,使水的沸点不断提高,从而锅内温度也随之增加。在0.1mpa的压力下,锅内温度达121℃。在此蒸汽温度下,可以很快杀死各种细菌及其高度耐热的芽孢。 注意完全排除锅内空气,使锅内全部是水蒸气,灭菌才能彻底。高压灭菌放气有几种不同的做法,但目的都是要排净空气,使锅内均匀升温,保证灭菌彻底。常用方法是:关闭放气阀,通电后,待压力上升到0.05mpa时,打开放气阀,放出空气,待压力表指针归零后,再关闭放气阀。 关阀再通电后,压力表上升达到0.1mpa时,开始计时,维持压力0.1-0.15mpa,20分钟。 按容器大小不同,保压时间有所不同,见表。该表所列数字是彻底灭菌很保险的数字,如果容器体积较大,但是放置的数量很少,也可以减少时间。
三、接种
接种时由于有一个敞口的过程,所以是极易引起污染的时期,这一时期主要由空气中的细菌和工作人员本身引起,接种室要严格进行空间消毒。接种室内保持定期用1%-3%的高锰酸钾溶液对设备、墙壁、地板等进行搽洗。除了使用前用紫外线和甲醛灭菌外,还可在使用期间用70%的酒精或3%的来苏儿喷雾,使空气中灰尘颗粒沉降下来。无菌操作可按以下步骤进行: (1)在接种4小时前用甲醛熏蒸接种室,并打开其内紫外线灯进行杀菌; (2)在接种前20分钟,打开超净工作台的风机以及台上的紫外线灯; (3)接种员先洗净双手,在缓冲间换好专用实验服,并换穿拖鞋等; (4)上工作台后,用酒精棉球搽拭双手,特别是指甲处。然后搽拭工作台面; (5)先用酒精棉球搽拭接种工具,再将镊子和剪刀从头至尾过火一遍,然后反复过火尖端处,对培养皿要过火烤干; (6)接种时,接种员双手不能离开工作台,不能说话、走动和咳嗽等; (7)接种完毕后要清理干净工作台,可用紫外线灯灭菌30分钟,若连续接种,每5天要大强度灭菌一次。 接种是将已消毒好的根、茎、叶等离体器官,经切割或剪裁成小段或小块,放入培养基的过程。现将接种前后的程序连贯地介绍。 无菌接种步骤: (1)将初步洗涤及切割的材料放入烧杯,带入超净台上,用消毒剂灭菌,再用无菌水冲洗,最后沥去水分,取出放置在灭过菌的纱布上或滤纸上。 (2)材料吸干后,一手拿镊子、一手拿剪刀或解剖刀,对材料进行适当的切割。如叶片切成0.5cm平方的小块;茎切成含有一个节的小段。微茎尖要剥成只含1-2片幼叶的茎尖大小等。在接种过程中要经常灼烧接种器械,防止交叉污染。 (3)用灼烧消毒过的器械将切割好的外植体插植或放置到培养基上。具体操作过程(以试管为例)是:先解开包口纸,将试管几乎水平拿着,使试管口靠近酒精灯火焰,并将管口在火焰上方转动,使管口里外灼烧数秒钟。若用棉塞盖口,可先在管口外面灼烧,去掉棉塞,再烧管口里面。然后用镊子夹取一块切好的外植体送入试管内,轻轻插入培养基上。若是叶片直接附在培养基上,以放1-3块为宜。至于材料放置方法除茎尖、茎段要正放(尖端向上)外,其他尚无统一要求。接种完后,将管口在火焰上再灼烧数秒种。并用棉塞,塞好后,包上包口纸,包口纸里面也要过火。
四、培养
培养指把培养材料放在培养室(有光照、温度条件、无菌)里,使之生长,分裂和分化形成愈伤组织或进一步分化成再生植株的过程。 1、培养方法 (1)固体培养法 即用琼脂固化培养基来培养植物材料的方法。是现在最常用的方法。虽然该方法设备简单,易行,但养分分布不均,生长速度不均衡,并常有褐化中毒现象发生。 (2)液体培养法 即用不加固化剂的液体培养基培养植物材料的方法。由于液体中氧气含量较少,所以通常需要通过搅动或振动培养液的方法以确保氧气的供给,采用往复式摇床或旋转式摇床进行培养,其速度一般为50-100r/min,这种定期浸没的方法,既能使培养基均一,又能保证氧气的供给。
硫乙醇酸盐液体培养基的作用
常用菌种保藏方法
(一) 菌种保藏的原理
根据微生物的菌种生理、生化特性,在人工创造的条件下尽量降低微生物细胞的代谢强度,使细胞基本处于休眠状态,生长繁殖受到抑制但又不至于死亡,以减低菌种的变异率。低温、干燥、缺氧、缺乏营养等环境条件都有抑制微生物的代谢作用。低温、干燥、真空是用于菌种藏的重要手段。选择保藏方法时,首先应考虑方法能否长期地保持菌种原有的特性,同时也应兼顾到方法的经济和简便。在实际工作中,往往多种条件同时使用,以提高保藏效果。
(二)菌种保藏步骤
① 挑选特征典型的纯菌菌落;
② 确定保藏的合适菌体形态;
③ 选择最适宜的保藏方法;
④ 定期对保藏菌种进行检查,观察是否发生变化,若有变化,须改变保藏方法。保藏期满应及时进行移种。
1.琼脂斜面低温保存法
(1)方法:将经常使用的菌种的典型菌落接种在斜面(某些特殊菌种可用液体培养基)上,按规定的温度和时间培养,待充分生长后,把培养好的新鲜菌种用牛皮纸保好,为减缓培养基的水分蒸发,延长保藏时间,可将菌种保藏管的棉花塞换成橡胶塞。放在4℃左右的冰箱中保藏。每隔 2~3个月移种一次,继续进行保藏。若用半固体高层培养基穿刺培养,一般可保藏半年 ~ 一年。有的甚至更长时间。
(2)适用范围:细菌、酵母菌、霉菌保藏。
各类菌种保藏条件及时间菌种培养基保存温度 传 种 时 间
细菌一般多用于营养琼脂或根据菌种规定选用培养基 4~6℃ 芽孢杆菌3~6个月,其它细菌每个月酵母菌 一般用麦芽汁琼脂或麦芽汁酵母膏琼脂 4~6℃ 一般4~6个月丝状真菌 一般用PDA琼脂、蔡氏 每4个月移植一次(每2个月移植一琼脂或麦芽汁琼脂等)
3)特点:
优点是——简便,易于推广;一般不需要另选择保藏用培养基;对大多数微生物都适用。
缺点是——保藏期太短;传代次数多,易发生变异及污染。
(4)注意事项:
保藏的菌种应是生命活力旺盛的新鲜培养物,至少应是第三代的培养物。
保藏时,破伤风杆菌可用庖肉培养基;生孢梭菌用流体硫乙醇酸盐培养基。
必须定期检查保藏菌种冰箱的温度、湿度以及菌种管的棉塞是否松动或生霉,如有异常应及时处理。
每次移植后,应与原菌种的编号、名称逐一核对,确证培养基特征和纯度无误后再继续保藏。
保藏菌种的培养基应无糖,其他菌类含糖小于 2 %为宜,以免产酸过多,影响菌种存活。
铜绿假单胞菌在冰箱中易发生菌体自溶而死亡,不宜用本法保存。
2、液体石蜡保存法:
本法是用石蜡将培养物与空气隔绝,以降低菌种的生理生化水平,并可防止水分蒸发,从而延长菌种的保藏期。1)方法:将菌种接种于斜面或穿刺于0.3~ 0.5 %琼脂半固体高层培养基中,培养好备用。
取化学纯的液体石蜡装在试管中,每管10~15ml,加棉塞,瓶口包上纸,121℃高压灭菌30min,取出置37℃温箱或 110~ 170 ℃烤箱中 1 ~ 2 h 或干燥器内除去液体石蜡中的水分。
将上述液体石蜡加入培养好的菌种试管内,液体石蜡液面以高出培养基最上端 1㎝为宜,将试管直立,放入4℃冰箱中保藏。
适用范围:适用于保藏部分霉菌,酵母菌和放线菌,对细菌保藏效果较差。
(3)特点 本方法简便易行,是实验室常用的一种保藏方法,该法主要使菌种与空气隔绝。
(4)注意事项:
① 保藏时,用新鲜培养物接种,应检查纯度和特征后,方可进行保藏。
② 保藏过程中,需经常观察斜面是否干燥,如干燥, 需重新移种。
③ 使用菌种时,先将菌种管倾斜使液体石蜡流至一 边,再用接种针挑取培养物接种到新
鲜斜面上培 养,待长出新培养物后,再移种一次到新斜面上 即可使用。
④ 将沾有少量液体石蜡的接种针浸于95%酒精中片刻,再烧灼灭菌,以免直接在酒精灯下
烧灼时,液体石蜡四溅,引起污染。
⑤ 液体石蜡在菌种管中高出培养基的高度要严格控制,如太多,会影响菌种交换气体,使
保藏效果不好;如太少,斜面容易干燥,将缩短保藏期。一般以高出斜面1 ㎝为宜。
⑥ 制备无菌液体石蜡时,每管装量不能太多,否则分装到菌种培养基中易造成污染。
细胞培养基中乙醇含量最高多少
1、发酵法
糖质原料(如糖蜜、亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵;
发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的,在相当长的历史时期内,曾是生产乙醇的唯一工业方法。
发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;也可用制糖厂的废糖蜜;或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。
发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇。
2、乙烯水化法
乙烯直接或间接水合。
乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应,生产乙醇:
CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH
(该反应分两步进行,第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物,而后用硼氢化钠还原)
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。
3、煤化工
工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接的合成乙醇。
4、联合生物加工
利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。然而由于各种原因,一般的发酵法生产乙醇成本较高,乙醇生产难以规模化。联合生物加工技术,一体化程度高,能有效降低生产成本,未来发展前景广阔。
①原因
生物转化使用的原料是玉米等粮食作物,但是这些原料的大量使用会影响到粮食安 全,所以秸秆、麸皮、锯木粉等农业、工业废弃物等含有大量的木质纤维素,将是很有潜力的乙醇发酵原料。另外,生物燃料的生产过程中,纤维素的预处理和纤维素酶的生产成本较高。因此减少预处理,增强纤维素酶的活性,提高发酵产物的产量和纯度,减少中间环节也是降低生产成本的途径。
②原理
联合生物加工 (consolidated bioprocessing,CBP)不包括纤维素酶的生产和分离过程,而是把糖化和发酵结合到由微生物介导的一个反应体系中,因此与其他工艺过程相比较,底物和原料的消耗相对较低,一体化程度较高。
③工艺
生理学研究和¹⁴C标记的纤维素实验说明,生长于纤维素上的微生物的生物能量效益取决于胞内低聚糖摄取过程中β一糖苷键磷酸解的效率,并且这些效益超过了纤维素合成的生物能量成本。这些研究为纤维素分解菌在纤维素上快速生长提供了实验依据和理论依据。 应用联合生物加工的关键是构建出能完成多个生化反应过程的酶系统,使纤维素原料通过一个工艺环节就转变为能源产品。一些细菌和真菌具有CBP所需要的特性,所以改造现有的微生物已成为研究的热点。以基因重组等为代表的生物工程技术已经使这种设想成为现实,并为设计出更完善的CBP酶系统提供了可能。对相关的微生物改造主要有以下3个策略:
天然策略
是将本身可产生纤维素酶的微生物,尤其是厌氧微生物进行改造,使其适应CBP生产的要求。这种策略关键在于,提高对乙醇的耐受力,减少副产物的生成,导入新的代谢基因将糖化产物全部或者大部分进行发酵,从而产出高浓度的乙醇。
重组策略
是通过基因重组的方法表达一系列的外切葡聚糖酶和内切葡聚糖酶等纤维素酶基因,使微生物能以纤维素为唯一碳源,将来源于纤维素的糖类完全或者大部分进行发酵。 重组策略所遇到的问题有:(1)外源基因共表达对细胞的有害性。(2)需要在转录水平使外源基因适量表达。 (3)一些分泌蛋白可能折叠不正确。因为纤维素降解蛋白合成之后必须要正确折叠才能分泌并行使功能。未正确折叠的蛋白分泌后要通过内质网结合蛋白降解,而且对内质网造成压力。
共培养策略
共培养策略有两层含义:一是指发酵液中存在的不同的类型的微生物,利用广泛类型的糖类底物。例如将仅能利用己糖的热纤维梭菌与能利用戊糖的微生物进行共培养。这能避免不同生物间的底物竞争,实现乙醇产量最大化。二是指存在不同特性的微生物相互协作,加强发酵效果。
④特点
i、提高乙醇耐受力
高浓度的乙醇能改变细胞膜上的受体蛋白,阻遏糖酵解和代谢循环,最终抑制细胞的生长和发酵。许多证据表明,乙醇耐受基因不是单一的基因,全转录工程提供了一个新方法。例如分别通过三种转录调控因子基因的突变,酿酒酵母的乙醇耐受力有所提高。
ii、提高糖转运效率
糖类不能自由地穿过细胞膜,微生物是通过特定的糖转运蛋白来利用糖类,所以了解糖转运机制是必要的。转运蛋白作为培养基中糖浓度的“感受器”,可产生相应的胞内信号.不同的糖转运蛋白在不同的浓度下行使功能,从而使微生物在较广的范围内利用糖类。
这是生物方法的综合运用。当然,还有其他的生产工艺方法,基本原理都是运用生物发酵的方法生产乙醇,如:木质纤维素原料酶水解产乙醇,玉米秸秆发酵生产乙醇等。这些基本的发酵方法通过联合生物加工,可以大大提高乙醇的生产效率、减低生产成本。
⑤提纯
75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%。此后形成恒沸物,不能提高纯度。
95%的乙醇可以用生石灰煮沸回流提纯到99.5%。
99.5%的乙醇可以用镁条煮沸回流制得99.9%的乙醇。
i、分批萃取精馏法
乙醇的生产离不开精馏、萃取等化工流程。氧化钙脱水法、共沸精馏、吸附精馏、渗透汽化、吸附法、萃取精馏法和真空脱水法等多用在乙醇的回收和提纯的方面。实际生产中较成熟的方法是共沸精馏和萃取精馏,这2 种分离方法多以连续操作的方式出现。在一些领域生产乙醇设备简单、投资小,可单塔分离多组分混合物,或同一塔可处理种类和组成频繁更换的物系。分批共沸精馏可以同时满足这些要求,但是分批共沸精馏所需的塔板数较多,产品中常含有微量的苯不能应用于医药和化学试剂领域,且生产中易发生苯中毒事故。
分批萃取精馏(BED) 则无以上缺点,且可以同时具备分批精馏与萃取精馏两者的优点。其工艺特点是连续萃取精馏至少需要3 个精馏塔的工艺来完成:乙醇稀溶液富集到共沸组成(乙醇质量分数95.7 %) ,萃取精馏回收无水乙醇,回收溶剂以循环使用。并且连续萃取精馏法只适于原料组成固定的、规模较大的连续生产中。而且设备投资少,仅用单塔可完成原料富集、萃取精馏和溶剂回收3 项任务;且精密度高,可根据实际生产的需求,灵活地调节产品纯度;节省操作成本、无需连续操作;此设备也可用于回收其他有机溶剂。
ii、分子筛固定床吸附法(简称分子筛法)
分子筛是一种无色、无臭、无毒的新材料,在无水乙醇制备和其他共沸混合物分离过程中无需添加第三组分,生产过程几乎无毒害三废排放;共沸法牵涉到苯、环已烷等高毒性的第三组分。工艺简单可靠、产品质量优,是一种环保、节能型工艺。
优点是可以降低设备安装高度,提高固定床有效吸附量及成品质量稳定性。产生的废气、废渣、废液均有很好的处理方法。