一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法
2023-05-30 03:16:21 1
專利名稱：一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法
技術領域：
本發明屬於發酵技術領域，具體涉及一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法。
背景技術：
在化工領域中，乙醇(俗稱酒精)是一種重要的工業原料，廣泛應用於化工、食品、飲料工業、軍工、日用化工和醫藥衛生等領域，並且乙醇作為一種優良的燃料(其燃燒值達到26900 kj/kg)，可以提高燃油品質口]。如今，在發酵行業中，主要採用釀酒酵母生物轉
化生產乙醇。柑橘為芸香科柑橘屬植物，在我國種植廣泛。2006年，我國柑橘年產量已高達1900萬t。近年來，柑橘產量連年增加，出現了果農「賣橘難」的現象。而將柑橘進行深加 工(如榨汁、加工成罐頭等)，是解決「賣橘難」問題的有效途徑。柑橘皮是柑橘深加工的主要副產物，來源豐富。目前，大部分柑橘皮未被利用而直接丟棄，既浪費了資源又汙染了環境。如何有效利用柑橘皮資源，對於提高柑橘加工業的經濟效益以及減少環境汙染都具有重要意義。目前，人們已從柑橘皮中提取了果膠、香精油、天然色素、橙皮苷和膳食纖維等有效成分。柑橘皮也被用來加工陳皮、羅丹皮和橘皮粉等食品。在柑橘皮中纖維素和半纖維素約佔50% 60%，目前除提取膳食纖維外，尚未見其它用途的報導。以柑橘皮中纖維質原料生產生物燃料乙醇，是實現柑橘皮資源有效利用的一條重要途徑。纖維素是由D-葡萄糖通過β_1，4糖苷鍵連接而成的鏈狀高分子化合物，水解後的產物是葡萄糖，可被釀酒酵母cererisiae)發酵生產乙醇。與纖維素不同，半纖維素是由兩種或兩種以上的單糖組成的不均一高聚糖，主要組成單糖是木糖。半纖維素能被木聚糖酶(EC. 3.2. I. 8)水解，得到的木糖不能被釀酒酵母發酵，從而影響了乙醇的產量。有研究表明，如能以植物纖維質原料中的木糖發酵生產乙醇，可使纖維質原料乙醇發酵的產量增加25%，從而降低乙醇生產的成本。可發酵木糖大量生產乙醇的酵母菌主要有嗜鞣管囊酵母{Pachysolen樹幹畢赤酵母(/YcAia stipitis)等。
發明內容
本發明提供了一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法，本發明以嗜鞣管囊酵母為出發菌株，以柑橘皮水解液為原料，對乙醇的發酵條件進行了優化。I. 一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法，包括種子培養和發酵培養兩步驟，其特徵在於發酵時，將嗜鞣管囊酵母種子液接種柑橘皮水解液發酵培養基，考察接種量、搖床轉速、溫度、PH等工藝條件對嗜鞣管囊酵母發酵產乙醇的影響。2.步驟I所述的種子液的製備過程將嗜鞣管囊酵母斜面菌種接入液體種子培養基中，設定溫度28°C，搖床轉速150 r/min，自然pH，培養72 h。3.步驟I所述的發酵培養基取2. 5g酵母提取物，5g KH2PO4, 2 g (NH4) 2S04,0. 4g MgSO4 ·7Η20，加入柑橘皮水解液定容至I L，121°C滅菌20 min，製得柑橘皮水解液發酵培養基。4.步驟2所述的種子培養基5° Β 麥芽汁培養基。5.步驟3所述的柑橘皮水解液的製備方法為剝取皮經60°C烘乾24 h，粉碎機粉碎。稱取70 g柑橘皮粉末，加水至I L，加入O. 7%木聚糖酶，60°C、pH 6.0，搖床轉速50 r/min,水解20 h, 4 000 r/min離心15 min,收集上清液。6.步驟I所述的最佳接種量為6%。7.步驟I所述的最佳轉速150 r/min。
8.步驟I所述的最佳溫度為28°C。9.步驟I所述的最佳pH值為5. O。本發明旨在研究嗜鞋管囊酵母及ia/woMHiAs)利用柑橘皮半纖維素水解液發酵生產乙醇的可行性，並對發酵工藝條件進行研究。
圖I接種量對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響。圖2搖床轉速對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響。圖3溫度對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響。圖4 pH對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響。
具體實施例方式下面的實施例對本發明作詳細說明，但對本發明沒有限制。本發明所用的菌株為嗜鞣管囊酵母，購買於CICC，編號為CICC1770。實施例I
本實施案例說明接種量對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，溫度28 °C，搖床轉速150 r/min, pH 4. 25，培養時間20 h，接種量分別為3%、6%、9%、12%、15%，對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，如圖I所示。由圖I所知，當接種量為6%時，細胞利用柑橘皮半纖維素水解液發酵生產乙醇的轉化率最高，0.322 g乙醇/g木糖。當接種量過低時，由於沒有足夠的酵母細胞進行發酵生產，所以培養基中的木糖未得到充分利用，影響乙醇得率；當接種量過高時，培養基中的木糖既要滿足菌體生長需要，又要用於生產乙醇，導致乙醇得率下降。實施例2
本實施案例說明搖床轉速對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，接種量6%，溫度28 V，pH4. 25，培養時間20 h，搖床轉速分別為50、100、150、200和250 r/min，對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，如圖2所示。搖床轉速主要影響發酵過程中氧氣的供給量，進而影響到菌體的生長繁殖和產物生成。隨著搖床轉速的增加，發酵液中的菌體獲得的氧氣也增加。當搖床轉速為150 r/min時，乙醇得率達到最大，O. 375 g乙醇/g木糖；當搖床轉速繼續增加時，乙醇得率卻開始降低。當搖床轉速高於200 r/min時,氧氣的供應充分,木糖主要用於菌體的生長,而導致乙醇的生成減少。當搖床轉速為150 r/min時，菌體正好處於半好氧或限氧狀態，有利於乙醇的累。實施例3
本實施案例說明溫度對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，接種量6%，搖床轉速150 r/min, pH 4. 25，培養時間20 h，溫度分別為24、28、32、36、40°C，對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，如圖3所示。由圖3可以看出，隨著溫度的升高，乙醇得率逐漸提高，當溫度28°C時，乙醇得率最高，O. 375 g乙醇/g木糖。乙醇是生長偶聯型產物，嗜鞣管囊酵母的最適生長溫度28°C，過低或過高的溫度都會影響細胞的生長，進而影響乙醇的得率。實施例4
本實施案例說明PH對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，接種量6%，搖床轉速150 r/min,溫度28°C，培養時間20 h，初始pH分別為3. 5,4. 0,4. 5,5. O和5. 5，對嗜鞣管囊酵母乙醇發酵的影響，如圖4所示。由圖4可以看出，嗜鞣管囊酵母適於在pH 4. O 5. O的酸性環境中生長，並生產乙醇。經測定，發酵結束時發酵液PH約下降O. 25。在pH 5. O時，乙醇得率最高，O. 391 g乙醇/g木糖，發酵液中乙醇的產量10. 2 mg/mL。酵母木糖代謝產生乙醇的理論得率為O. 46g乙醇/g木糖，本實驗結果是理論得率的84. 6%。
權利要求
1.一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法，包括種子培養和發酵培養兩步驟，其特徵在於發酵時，將嗜鞣管囊酵母種子液接種柑橘皮水解液發酵培養基，考察接種量、搖床轉速、溫度、PH等工藝條件對嗜鞣管囊酵母發酵產乙醇的影響。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，種子液的製備過程將嗜鞣管囊酵母斜面菌種接入液體種子培養基中，設定溫度28°C，搖床轉速150 r/min，自然pH，培養72 h。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，發酵培養基取2.5g酵母提取物，5gKH2PO4, 2 g (NH4) 2S04,0.4 g MgSO4 *7H20，加入柑橘皮水解液定容至 I L，121°C滅菌 20 min,製得柑橘皮水解液發酵培養基。
4.根據權利要求2所述的方法,其特徵在於,種子培養基5°B6麥芽汁培養基。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於柑橘皮水解液的製備方法為，剝取皮經60°C烘乾24 h，粉碎機粉碎；稱取70 g柑橘皮粉末，加水至I L，加入0. 7%木聚糖酶，60°C、pH 6.0,搖床轉速50 r/min,水解20 h, 4 000 r/min離心15 min,收集上清液。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，接種量為6%。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，轉速150r/min。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，溫度為28°C。
9.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，pH值為5.O。
全文摘要
本發明提供了一種利用嗜鞣管囊酵母發酵柑橘皮水解液製備乙醇的方法，本發明以嗜鞣管囊酵母為出發菌株，以柑橘皮水解液為原料，對乙醇的發酵條件進行了優化。
文檔編號C12R1/645GK102808001SQ20121031181
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者石大勇 申請人:太倉同濟化工原料廠