一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法
2023-05-05 03:24:16 5
專利名稱：一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法
技術領域：
本發明屬於發酵技術領域，具體涉及一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法。
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。
以生物質資源為原料，發酵法生產的燃料乙醇作為可再生清潔能源，對於緩解當前石油資源嚴重短缺及生態環境惡化的雙重危機具有十分重要的意義。然而，現有的乙醇發酵生產技術中，原料的轉化率和產物的得率都較低，高昂的生產成本嚴重製約了燃料乙醇工業的發展。因此，對傳統乙醇發酵工藝進行改造，開發低成本乙醇生產新技術，以適應燃料乙醇產業發展的需要顯得尤為迫切。SSF (simultaneous Sacchrification and Fermentation)法主要是提高酶催化水解的一種嘗試，即葡萄糖一經產生，即發酵成乙醇，不斷移去葡萄糖，提高酶催化水解速率，防止糖積累和產物抑制。這樣，除能降低產物抑制外，還能產生較高的乙醇濃度，消除昂貴反應和分離設備，降低成本，降低不能取得單個水解和發酵的酶載體要求。利用植物纖維發酵生產乙醇已經研究了 20多年，國外學者對麥杆、蔗渣、水稻秸杆等進行了廣泛研究。Badal C.等人用稀酸預處理麥杆，採用SSF法得到乙醇濃度為17. Og/L。祝盛東(音譯)等人用微波和鹼液預處理水稻秸杆，採用SSF法得到乙醇濃度為25. 8g/L。Kumari (美國)用木黴QM9414和酵母菌NCM3288的原生質體融合株M62發酵濾紙纖維素，乙醇產率為19. lg/L。Lark(英國)研究了用廢紙(濃度為190 g/L)生產乙醇，發酵終濃度為35 g/L。國內對玉米秸杆的研究較為廣泛，但大多是採用誘變、融合後的菌株或混菌發酵，發酵方法大多採用液態發酵法。張繼泉等利用奧默畢赤氏酵母對稀硫酸預處理的玉米秸杆進行液態SSF發酵，乙醇產率為O. 327g/g。
發明內容
本發明提供了一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法。I. 一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法，其特徵在於發酵時，按一定體積分數的接種量將種子液接入發酵培養基中，同時加入一定量的纖維素酶，在一定溫度下發酵一定的時間。2.步驟I所述的種子液的製備過程從剛轉接好的新鮮斜面上挑取一環菌種，接Λ 50 mL種子培養基中，置於搖床上在30°C、160 r/min，振蕩培養24 h。3.步驟I所述的發酵培養基(g/L):酵母膏5、蛋白陳5、(NH4)2SO4 2、KH2PO4 I、MgSO4. 7H20 0. 3。4.步驟2所述的種子培養基(g/L):葡萄糖20、酵母粉10、蛋白腖20。5.步驟I所述的最佳發酵溫度為40°C。6.步驟I所述的纖維素酶的最佳用量為25 U/g。7.步驟I所述的最佳接種量為9%。8.步驟I所述的最佳發酵時間為72 ho本發明的有益效果在於本發明以熱帶假絲酵母為出發菌株，通過同步糖化發酵
(SSF)纖維素生產乙醇的最佳工藝參數
圖I發酵溫度對SSF產乙醇的影響。圖2纖維素酶對SSF產乙醇的影響。圖3接種量對SSF產乙醇的影響。圖4發酵時間對SSF產乙醇的影響。
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熱帶假絲酵母，購買於ACCC，編號為ACCC20004。實施例I
本實施案例說明發酵溫度對SSF產乙醇的影響，按6%(v/v)的接種量接種於發酵培養基，酶用量15 U/g底物的SSF發酵培養基中，分別在32°C、34°C、36°C、38°C、40°C、42°C、44°C、46°C下培養72 h後測定各錐形瓶的重量，計算CO2失重量。結果如圖I所示。由圖I可見，隨著發酵溫度的增加，CO2失重量開始呈線性上升趨勢，這是因為溫度提高有助於酶解，但卻不利於酵母的生長，因此當溫度達到40°C後，CO2失重量不再上升而趨於平緩，溫度40°C左右是酶解得糖和乙醇轉化的最佳溫度。實施例2
本實施案例說明纖維素酶對SSF產乙醇的影響，按6%(v/v)的接種量接種於發酵培養基，酶用量分別為10 U/g、15 U/g,20 U/g、25 U/g,30 U/g、35 U/g底物的SSF發酵培養基中，40°C，培養72 h後測定各錐形瓶的重量，計算CO2失重量，結果如圖2所示。如圖2可知，酶用量在10-15 U/g之間時，CO2失重量較少；在15-25 U/g之間時，隨著酶用量的增加，CO2失重量不斷提高；酶用量為25 U/g時，CO2失重量最大，說明此時乙醇產率較高；酶用量再提高，CO2失重量有所下降。可能是由於酶用量的加大，使還原糖的含量快速提高，從而抑制了乙醇的產量。因此，酶用量為25 U/g左右時，乙醇產率較高。實施例3
本實施案例說明接種量對SSF產乙醇的影響，分別按3%、6%、9%、12%、15%、18%、21%(v/V)的接種量接種於發酵培養基，酶用量25 U/g底物的SSF發酵培養基中，40°C，培養72 h後測定各錐形瓶的重量，計算CO2失重量，結果如圖2所示。如圖可見3，接種量在3%_9%時，隨著接種量的增加，CO2失重量也不斷增加，接種量為9%時，達到最大值，隨後有所降低，可能由於接種量的增加引起菌種之間對營養的競爭，從而使乙醇產率減少。實施例4
本實施案例說明發酵時間對SSF產乙醇的影響，按9%(v/v)的接種量接種於發酵培養基，酶用量分別為25U/g底物的SSF發酵培養基中，40°C，分別在培養24 h、36h，48 h、60 h、72 h、84 h後取出一瓶測定錐形瓶的重量,計算CO2失重量。結果如圖4所示。由圖4可見，隨著時間的延長，CO2失重量不斷增加，72 h時達到最大，隨後趨於平緩，可能與纖維素酶的消耗和菌株的老化有關。因此，72 h為SSF產乙醇的最佳發酵時間。
權利要求
1.一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法，其特徵在於發酵時，按一定體積分數的接種量將種子液接入發酵培養基中，同時加入一定量的纖維素酶，在一定溫度下發酵一定的時間。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，種子液的製備過程從剛轉接好的新鮮斜面上挑取一環菌種，接入50 mL種子培養基中，置於搖床上在30°C、160 r/min，振蕩培養24h0
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，發酵培養基酵母膏5g/L、蛋白陳5 g/L、(NH4)4SO4 2 g/L、KH2PO4 I g/L、MgSO4. 7H20 O. 3 g/L。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，種子培養基葡萄糖20g/L、酵母粉10 g/L、蛋白腖20 g/L。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，發酵溫度為40°C。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，纖維素酶的用量為25U/g。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，接種量為9%。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，發酵時間為72h。
全文摘要
本發明提供了一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發酵纖維素製備乙醇的方法，本發明以熱帶假絲酵母為出發菌株，通過同步糖化發酵(SSF)纖維素生產乙醇的最佳工藝參數。
文檔編號C12P7/10GK102851326SQ20121030454
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學品有限公司