利用运动发酵单胞菌发酵水稻秸秆及甘薯生产燃料乙醇的响应面法优化(2)
本实验中所用的原材料甘薯是一种富含淀粉的块根作物，在实验中用到的是鲜甘薯，它也富含淀粉，并且易于种植，生产条件要求简单，抗旱能力突出，适合于作为乙醇发酵的原料[3]。而且我国甘薯种植广泛，价格低廉，大部分地区都可以购买到[4] [6]。
在实验中所用的水稻秸秆是粮食产物的废弃物，是廉价的生产材料，是一种可再生的生物资源，富含丰富的木质纤文素，而木质纤文素可用糖生物转化为乙醇[7]。而生物乙醇代表一个可持续和可再生的运输燃料,这种利用可再生的木质纤文素材料，不与食物源竞争的方法是本实验进行的意义所在[8] [9]。
在实验中用到的运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是发酵单胞菌属的一个种，属革兰氏阴性细菌[10]。运动发酵单胞菌的生长条件所需的营养成分很简单，只要培养基中含有D-葡萄糖或果糖，就很容易在其中生长。运动发酵单胞菌喜欢在下兼性厌氧条件生长，在25～31 ℃，无氧条件下，pH 3.5～7.5之间生长最佳，但在有氧条件下也可生存 [10] [11]。Z. mobilis高度耐酸，耐受酒精，耐受葡萄糖[1]。运动发酵单胞菌是唯一一种通过ED代谢途径将葡萄糖和果糖转化为乙醇的细菌，它发酵产乙醇的能力非常突出。运动发酵单胞菌可以将98%的葡萄糖发酵生成乙醇，只用2%作为碳源。但Z. mobilis最大的缺点就是它所能利用的碳源会受到一定的限制，无法完全充分地利用木质纤文素水解糖类[1] [2] 。所以这时需要黑曲霉的帮助，黑曲霉是曲霉属真菌中的一个常见种，广泛分布于植物和土壤中，可产生多种酶，如纤文素酶、淀粉酶等[10]。产生的酶类可以帮助分解水稻秸秆和甘薯中的纤文素，多糖类，从而使运动发酵单胞菌更加进一步利用发酵产生乙醇[12] [13]。
本实验中所用是试验方法是响应曲面设计方法(Response Surface Methodology，RSM)，它是一种利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过分析回归方程来寻求最佳水平范围，解决多变量问题的统计方法[7] [14] [15]。