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Fermentation production of ethanol by Pichia stipitis

树干毕赤酵母NLP31发酵产乙醇的研究



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ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.8No.1
Jan.2010
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2010.01.001
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:2009-05-21
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FermentationproductionofethanolbyPichiastipitisNLP31
ZHUJunjun1,YONGQiang1,XUYong1,CHENShangxing2,YUShiyuan1
(1KeyLaboratoryofForestGeneticsandBiotechnologyoftheMinistryofEducation,NanjingForestryUniversity,
Nanjing210037,China;2ColegeofForestry,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China)
Abstract:FermentationofPichiastipitisNLP31onthreetypesofmediacomposedofsugarsof45g/Lxy
loseormixturesugars(glucose30g/L,xylose15g/L)in3batcheswereinvestigated.Theresults
showedthattheethanolconcentrationwerethehighestvaluesby(1729±015)g/Landyieldof
(8465±058)% onfermentationmediumII.Theproductioncourseshowedthatthefermentationtime
ofmixturesugarreacheditshighestethanollevelby12h,whichwas8hlessthanthecontroltimewith
xylosealone.ThefermentabilityofPichiastipitisNLP31washightonthefermentationmediumwithless
expensiveinorganicnitrogensource,thusreducingthecostofthefuelethanolproduction.
Keywords:ethanol;fermentation;pentose;Pichiastipitis
  
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5H2O06mg,Na2MoO4·H2O08mg,CaCl2·2H2O9
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Ⅱ 516±000 1252±009 556±081 297±017 006±000 1331±036 7397±172
Ⅲ 496±001 1199±007 030±007 116±023 003±001 1729±015 8465±058
 
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8 4833 8459
12 7669 8815
16 9876 8970
20 9932 9070
24 9934 9001
  
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6 5990 7970
8 7736 8057
10 8936 8298
12 9922 8630
16 9956 8544
20 9958 8451
24 9966 8259
  
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M“6i

[1] LeeJ.Biologicalconversionoflignocelulosicbiomasstoethanol
[J].JBiotechnol,1997,56:124.
[2] HahnHgerdalB,KarhumaaK,FonsecaC,etal.Towardsin
dustrialpentose-fermentingyeaststrains[J].ApplMicrobBio
tech,2007,74:937953.
[3] 
üýþ

0àP3>yzYÒ¢£
[J].
}~[íÞÞ
K

ÛÜÝÞL
,2000,24(2):15.
YuShiyuan.Bioconversionandutilizationofforestresources[J].J
NanjingForestryUniv:NatSciEd,2000,24(2):15.
[4] YuS,JeppssonH,HahnHgerdalB.Xylulosefermentationby
Saccharomycescerevisiaeandxylosefermentingyeaststrains[J].
ApplMicrobBiotech,1995,44:314320.
[5] 
Mp

NylmàP>yzYg´O:345
[D].
}~

}
~[íÞ
,1998.
[6] 
PQR

STU

>yÉÊÞ

oV
[M].
oU

WXYÉí
ÞÏLZ
,2002.
[7] vanDijkenJP,SchefersWA.Redoxbalancesinthemetabolismof
sugarsbyyeasts[J].FEMSMicrobiolRev,1986,32:199224.
[8] SkoogK,HahnHgerdalB.Efectofoxygenationonxylosefer
mentationbyPichiastipitis[J].ApplEnvironMicrob,1990,56
(11):33893394.
[9] DelgenesJP,MoletaR,MavaroJM.Theefectofaerationon
DxylosefermentationbyPachysolentannophilus,Pichiastipitis,
Kluyveromycesmarxianuesand Candidashehatae[J]. Biotech
Let,1986,8(12):897900.
[10]duPreezJC,derWaltJP.FermentationofDxylosetoethanolby
astrainofCandidashehatae[J].BiotechLet,1983,5(5):
357362.
[11]KastnerJR,RobertsRS.SimultaneousfermentationofDxylose
andglucosebyCandidashehatae[J].BiotechLet,1990,12
(1):5760.
[12]AgbogboFK,CowardKelyG,TorySmithM,etal.Fermenta
tionofglucose/xylosemixturesusingPichiastipitis[J].Process
Biochem,2006,41:
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
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