專利名稱：一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，特別涉及海藻酸鈣膠珠固定化酵母細(xì)胞與 滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù)發(fā)酵木糖和葡萄糖的方法。
技術(shù)背景20世紀(jì)以來(lái)，作為主要能源之一的石油為人類的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)， 但是石油資源已經(jīng)面臨枯竭，酒精則成為最具潛力的替代品(Su T M et al, AIChE Symposium Series, 1978, 74(181): 75-78; Wyman C E et al, Proceedings of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conferenc, 1994, 3: 1090-1095.)，因而利用植物纖維發(fā)酵生產(chǎn)酒精的研究，具有十分重要的意 義。植物纖維原料包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其水解液主要是葡萄糖、 木糖、阿拉伯糖等多種單糖和寡糖的混合物，是地球上最豐富的生物可再生 資源，利用其作為廉價(jià)的糖源發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇是解決世界能源危機(jī)的最有 效途徑(Lin Y et al, Applied microbiology and biotechnology, 2006, 69(6): 627-642; Janusz S et al， Biomass and Bioenergy， 1996， 10(5-6): 367-375.)。在傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝中，主要采用間歇式發(fā)酵，這種方法乙醇轉(zhuǎn)化率和生 產(chǎn)能力都比較低，滿足不了工業(yè)生產(chǎn)的要求(Gray K A et al， Current option in chemical biology, 2006, 10(2): 141-146.)。這主要是因?yàn)榧?xì)胞處于游離狀態(tài) 導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量低，而且細(xì)胞不能循環(huán)利用；發(fā)酵法生產(chǎn)燃料乙醇是一個(gè)產(chǎn)品 抑制過(guò)程，隨著發(fā)酵液中乙醇產(chǎn)物濃度的上升，酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)酒精濃度達(dá)到90g七"以上時(shí)，酵母細(xì)胞就會(huì)完全停止生長(zhǎng)，發(fā)酵會(huì)處于停滯狀態(tài)(伍勇，四川大學(xué)博士論文,2004.)。為了克服上述缺陷， 必須使乙醇發(fā)酵連續(xù)化，其中首要問(wèn)題就是要提高細(xì)胞濃度并不斷把產(chǎn)物乙 醇分離出去。通過(guò)固定細(xì)胞，既可以達(dá)到提高細(xì)胞濃度的目的，還能夠便于細(xì)胞的重 復(fù)利用。目前關(guān)于細(xì)胞的固定方式主要有表面吸附、包埋、微膠囊和細(xì)胞自身固定等(VerbelenP J et al, Biotechnol Letters, 2006， 28(19): 1515—1525.)。 Bekers等人(Bekers M et al, Process Biochemistry, 2000, 35(5): 523—530.)把酵 母細(xì)胞固定于表面經(jīng)過(guò)氨處理過(guò)的鐵絲球上進(jìn)行發(fā)酵，裝置的生產(chǎn)能力達(dá)到 0.92 1.25g丄"七—'，并且鐵絲球可以在間歇發(fā)酵中重復(fù)使用；Plessas等人 (Plessas S, Bioresource Technology, 2007, 98(4): 860—865.)把酵母固定于橘子 皮上，裝置生產(chǎn)能力達(dá)至IJl50.6g七"-d"; Najafpour等人(Najafpour G， Bioresource Technology, 2004， 92(3): 251-260.)利用海藻酸f丐固定普通釀酒酵母連續(xù)發(fā)酵葡萄糖制乙醇，生產(chǎn)能力達(dá)到2.8g七十h";鄧旭等人(鄧旭等，食品與發(fā)酵工業(yè)，1995， 6.)也使用海藻酸鈣固定普通釀酒酵母和畢赤氏酵 母連續(xù)發(fā)酵木糖、葡萄糖混合液，生產(chǎn)能力為6.47g七—'七—、Talebnia等人 (Talebnia F, Biotechnology and bioengineering, 2005, 90(3): 345-353.)用海藻 酸鈣制得微膠囊將普通釀酒酵母包裹其中間歇發(fā)酵乙醇，生產(chǎn)能力為5.15 g丄十h"; Peinado等人(Peinado R A et al， Biotechnology Letters, 2005, 27(18): 1421-1424.)利用青霉菌制成微膠囊固定普通釀酒細(xì)胞間歇發(fā)酵葡萄汁，生產(chǎn) 能力是游離發(fā)酵的2倍；徐鐵軍等人(Xu T J et al, Enzyme and Microbial Technology, 2005, 37(6): 634-640.)使用自絮凝酵母連續(xù)發(fā)酵葡萄糖，生產(chǎn)能 力為3.44g七—'七—、前人的這些固定方法雖然能提高酵母濃度，但是提高的程 度都不大。這主要是因?yàn)楫a(chǎn)物乙醇的抑制作用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了許多 與發(fā)酵耦合的乙醇原位分離技術(shù)，包括真空蒸餾、溶劑萃取、膜蒸餾、膜過(guò)濾、膜滲透蒸發(fā)和C02氣提等方法(Zhangwen Wu et al， Applied Biochemistry and Biotechnonogy, 1998(70-72): 479-492;楊斌等，生物工程學(xué)報(bào)，1997， 13(4): 380 384; Ho N W V et al， Applied and Environmental Microbiology, 1998, 64(5): 1852 1859.)，以實(shí)現(xiàn)乙醇的發(fā)酵分離一體化。與其它技術(shù)相比， 使用滲透蒸發(fā)膜進(jìn)行乙醇連續(xù)發(fā)酵具有過(guò)程及設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗小、能通過(guò)分 級(jí)冷凝直接得到指定濃度產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。Shabtai、張衛(wèi)等人(Shabtai Y et al, Biotechnology and Bioengineering, 1991, 38(8): 869-876;張衛(wèi)等，膜科學(xué)與 技術(shù)，1997, 17(3).)將硅橡膠/聚砜復(fù)合管式膜應(yīng)用于乙醇分離，存在膜分離 性能下降的現(xiàn)象，并分析這是由于死亡細(xì)胞等造成膜污染和濃差極化所致； 鐘月華等人(鐘月華，膜科學(xué)與技術(shù)，2005, 25(5).)將硅橡膠膜應(yīng)用于連續(xù)發(fā) 酵，雖然達(dá)到了分離乙醇減少抑制的目的，但是80小時(shí)后由于游離酵母細(xì)胞 的存在使得膜污染現(xiàn)象非常嚴(yán)重。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā) 膜耦合連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖的方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟1. 普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞的活化培養(yǎng)用兩個(gè)三角瓶分別 配置200ml細(xì)胞活化培養(yǎng)基，其中含葡萄糖50g七—i, (NH4)2S04 2g七—", KH2P04 2g，L—1，酵母粉5g丄—\蛋白胨5g丄—1。 115t:下滅菌25min，冷卻至 室溫。在無(wú)菌操作臺(tái)上將保存于斜面培養(yǎng)基上的兩種酵母細(xì)胞分別刮下少 許，放入各自的活化培養(yǎng)基中，3CTC、 150轉(zhuǎn)/分條件下?lián)u床培養(yǎng)48小時(shí)；2. 海藻酸鈣膠珠包埋酵母細(xì)胞將濃度為40g七"的海藻酸鈉溶液 400mL平均分為兩份，分別與活化后的普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞 混合均勻，通過(guò)蠕動(dòng)泵以7.6mLmin—1的速率分別滴入濃度為60g七—1的CaCl2溶液中，以150~200轉(zhuǎn)/分不斷攪拌，固化20分鐘，制得直徑為4 6mm的 分別包埋普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母的固定化膠珠；3. 配置細(xì)胞增殖培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基細(xì)胞增殖培養(yǎng)基包含葡萄糖50g.L",酵母膏2g.L.'， KH2P04 2g'L.1, MgS04 0.2g七"，CaCl2 0.2g'L", (NH4)2S042g丄—1;發(fā)酵培養(yǎng)基包含葡萄糖50g七—1 ，木糖25g七—1 ，酵母膏2g七'1 ， KH2P04 2g七-',MgS04 0.2g七—'，CaCl20.2g'L-1, (NH4)2S042g.L"。 115。C下滅菌 25min，冷卻至室溫，待用；4. 發(fā)酵罐內(nèi)酵母細(xì)胞的擴(kuò)增用洗滌劑及軟刷清洗發(fā)酵罐、緩沖罐、 硅膠管、鐵管、膠塞等，超純水沖洗三遍并用牛皮紙包好，121。C下滅菌 25min，烘干。把兩個(gè)發(fā)酵罐固定于實(shí)驗(yàn)架上，將包埋酵母細(xì)胞的膠珠分別 裝入兩個(gè)發(fā)酵罐中，使每個(gè)罐中膠珠總體積占整個(gè)發(fā)酵罐體積的70~80%， 超純水沖洗掉膠珠表面殘留的CaCl2。串聯(lián)兩個(gè)發(fā)酵罐，35T:下循環(huán)發(fā)酵罐 中的細(xì)胞增殖培養(yǎng)基，使酵母細(xì)胞適應(yīng)新環(huán)境并增殖，直至葡萄糖濃度降至lg七-'以下；5. 與滲透蒸發(fā)膜耦合，連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖混合液把細(xì)胞增殖培養(yǎng) 基換為發(fā)酵培養(yǎng)基，分別于兩個(gè)串連的發(fā)酵罐之間及后-一個(gè)發(fā)酵罐與回收罐之間聯(lián)入滲透蒸發(fā)膜組件，進(jìn)行循環(huán)發(fā)酵；6. 分離乙醇32小時(shí)后，循環(huán)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，啟動(dòng)真空泵， 進(jìn)行滲透蒸發(fā)分離乙醇，分離出的乙醇蒸汽用冷阱冷凝收集于產(chǎn)品罐中。本發(fā)明的效果和益處是(1) 將酵母細(xì)胞固定后提高了發(fā)酵細(xì)胞的濃度，增加了發(fā)酵速度；(2) 用滲透蒸發(fā)膜分離乙醇有效降低了乙醇對(duì)細(xì)胞發(fā)酵的抑制作用， 改善了固定化細(xì)胞的生長(zhǎng)環(huán)境，從而提高了細(xì)胞活性并進(jìn)一步增加了固定化 細(xì)胞的濃度；(3) 海藻酸鈣膠珠固定酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜相耦合，明顯降低了膜 分離乙醇過(guò)程的膜污染與阻力；(4) 以發(fā)酵植物秸稈而不是糧食為應(yīng)用背景，既節(jié)省資源又減少因焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染。


圖1是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法操作流程圖。圖2是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法裝置流程圖。圖3是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法所用膜組件的正視圖(圖3 (A))和側(cè)視圖(圖3 (B))。圖4是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法制備海藻酸鈣膠珠(直徑為4 6mm)流程示意圖。圖5是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法制備的海藻酸鈣膠珠(直徑為4 6mm)內(nèi)部孔道的顯 微照片。圖6是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法海藻酸鈣膠珠(直徑為4 6mm)包埋普通釀酒酵母細(xì) 胞的顯微照片(80hr)。圖7是本發(fā)明所述的一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù) 發(fā)酵葡萄糖木糖的方法海藻酸鈣膠珠(直徑為4 6mm)包埋嗜鞣管囊酵母細(xì) 胞的顯微照片(80hr)。圖中1發(fā)酵液儲(chǔ)藏罐；2蠕動(dòng)泵；3緩沖罐；4發(fā)酵罐；5滲透蒸發(fā)膜 組件；6回收罐；7空氣泵；8膜過(guò)濾器；9氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)；10產(chǎn)品罐；ll真空泵；12膜組件俯視圖；13膜組件側(cè)視圖；14酵母-海藻酸鈉混合液；15磁力攪拌子；16CaCV溶液；17包埋酵母細(xì)胞的海藻酸鈣膠珠。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1:本實(shí)施例為用海藻酸鈣包埋普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞。分別用兩個(gè)三角瓶各配置200ml細(xì)胞活化培養(yǎng)基，其中含葡萄糖50g丄-', (NH^SO^g'lAKHsPOJg.L-1,酵母粉5g'L",蛋白胨5g丄—1。 115。C下滅菌 25min，冷卻至室溫，待用。在無(wú)菌操作臺(tái)上將保存于斜面培養(yǎng)基上的兩種 酵母細(xì)胞分別刮下少許，放入各自的活化培養(yǎng)基中，30°C、 150轉(zhuǎn)/分條件 下?lián)u床活化培養(yǎng)48小時(shí)。配置200ml， 60g七—'的CaCl2溶液兩瓶；400ml， 40g七—1的海藻酸鈉溶 液-一瓶。12rC下滅菌25min，冷卻至室溫，待用。將海藻酸鈉溶液平分為 兩份，分別與活化后的普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞混合均勻，制得海 藻酸鈉-酵母細(xì)胞混合液，通過(guò)蠕動(dòng)泵以7.6mhmin—1的速率滴入60g七—1的 CaCl2溶液中，CaCV溶液通過(guò)磁力攪拌器以150 200轉(zhuǎn)/分不斷攪拌，固化 20分鐘后，制得直徑為4 6mm的分別包埋普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì) 胞的固定化膠珠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩種酵母細(xì)胞活化培養(yǎng)48hr后，細(xì)胞濃度明顯增加；包埋 細(xì)胞的海藻酸鈣固定化膠珠體積均勻，機(jī)械強(qiáng)度好。此實(shí)施例說(shuō)明該活化方法適合普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞的 培養(yǎng)與增殖；制備固定化膠珠的方法可靠，制得的膠珠適于發(fā)酵罐內(nèi)使用。實(shí)施例2:本實(shí)施例為發(fā)酵罐內(nèi)酵母細(xì)胞的增殖培養(yǎng)。細(xì)胞增殖培養(yǎng)基包含葡萄糖50g七-\酵母膏2g七"，KH2P04 2g七"， MgS04 0.2g'L—'， CaCl2 0.2g'L—', (NH4)2S04 2g七"；發(fā)酵培養(yǎng)基包含葡萄糖 50g-L-'，木糖25g'I/1，酵母膏2g'L—、 KH2P04 2gL1, MgS04 0.2g.L1, CaCl2 0.2g'L"，(NH4)2SO42g'L"。 115。C下滅菌25min，冷卻至室溫，待用。用清洗劑及軟刷清洗發(fā)酵罐、緩沖罐、硅膠管、鐵管、膠塞等，超純水 沖洗三遍并用牛皮紙包好，12rC下滅菌25min，烘干；把兩個(gè)發(fā)酵罐固定 于實(shí)驗(yàn)架上，將包埋酵母細(xì)胞的膠珠分別裝入兩個(gè)發(fā)酵罐中，使每個(gè)罐中膠 珠總體積占整個(gè)發(fā)酵罐體積的70 80%，超純水沖洗掉膠珠表面殘留的 CaCl2。將兩個(gè)發(fā)酵罐串聯(lián)，35"C下使細(xì)胞增殖培養(yǎng)基在串聯(lián)的兩個(gè)發(fā)酵罐 中循環(huán)，直至細(xì)胞增殖培養(yǎng)基中葡萄糖濃度降到lg七—1以下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果細(xì)胞增殖培養(yǎng)基在串聯(lián)的兩個(gè)發(fā)酵罐中循環(huán)約48小時(shí)后， 培養(yǎng)基中葡萄糖濃度可降至lg丄"以下，此時(shí)普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母 細(xì)胞濃度可達(dá)10、ells'ger1以上。此實(shí)施例說(shuō)明通過(guò)細(xì)胞增殖培養(yǎng)基在串聯(lián)的兩個(gè)發(fā)酵罐中循環(huán)，能夠增加膠珠內(nèi)細(xì)胞濃度，為下一步實(shí)驗(yàn)提供了條件。實(shí)施例3:本實(shí)施例為耦合滲透蒸發(fā)膜，連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖混合液，分離乙醇。配置發(fā)酵培養(yǎng)基，包含葡萄糖50g.L-i，木糖25g丄-)，酵母膏2g.L-1， KH2P04 2g'L人MgS04 0.2g丄"，CaCl2 0.2g'i;1， (NH4)2S04 2g-L" 。 115。C下滅 菌25min，冷卻至室溫，待用。以細(xì)胞發(fā)酵培養(yǎng)基替換增殖培養(yǎng)基,分別于兩個(gè)串連的發(fā)酵罐之間及后 一個(gè)發(fā)酵罐與回收罐之間聯(lián)入滲透蒸發(fā)膜組件，35。C下進(jìn)行循環(huán)發(fā)酵。發(fā)酵 32小時(shí)后，整個(gè)裝置進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，啟動(dòng)真空泵進(jìn)行滲透蒸發(fā)分離乙醇， 分離出的乙醇蒸汽用冷阱冷凝收集于產(chǎn)品罐中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果連續(xù)發(fā)酵370小時(shí)后，與膜耦合的發(fā)酵裝置剩余葡萄糖0.134g丄-'，剩余木糖4.921g'U1，乙醇濃度為12.256g.L-1，轉(zhuǎn)化率達(dá)0.457h—1 ， 乙醇生產(chǎn)能力為10.996g.L".h"，普通釀酒酵母細(xì)胞濃度為 8.35xl08cells'mL—\嗜鞣管囊酵母細(xì)胞濃度為5.31xl08cells'mL"。通過(guò)與無(wú) 膜耦合的發(fā)酵裝置發(fā)酵結(jié)果(剩余葡萄糖0.129g丄—1，乘lj余木糖9.662g七—1， 乙醇濃度為29.313g丄—1，轉(zhuǎn)化率達(dá)0.391h—1，乙醇生產(chǎn)能力為9.404g.L十h—1， 普通釀酒酵母細(xì)胞濃度為7.49xl0Scells'mL—1，嗜鞣管囊酵母細(xì)胞濃度為 3.50xlOScdls'mL—1)相比較，剩余葡萄糖的濃度基本處于一個(gè)水平；有膜情 況剩余木糖的濃度僅為無(wú)膜情況下的約50%;有膜裝置相對(duì)無(wú)膜裝置流出 液中乙醇濃度有很大程度的降低；如果將滲透蒸發(fā)出的乙醇量折算在流出液 中，所算得的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)能力與無(wú)膜情況下相比都有較大程度的提高；普 通通釀酒酵母細(xì)胞濃度提高得不大；嗜鞣管囊酵母細(xì)胞濃度提高了兩倍以 上。此實(shí)施例說(shuō)明發(fā)酵裝置通過(guò)滲透蒸發(fā)作用，能夠分離出乙醇原液，明 顯降低其對(duì)嗜鞣管囊酵母細(xì)胞的抑制作用，這使嗜鞣管囊酵母細(xì)胞濃度提 高，進(jìn)而提高了乙醇的產(chǎn)量；而由于葡萄糖主要由裝于發(fā)酵罐1中的普通釀 酒酵母細(xì)胞發(fā)酵，其發(fā)酵環(huán)境基本不受滲透蒸發(fā)膜的影響，故剩余葡萄糖濃 度和普通釀酒酵母細(xì)胞濃度，在與有膜耦合和無(wú)膜耦合兩種發(fā)酵狀態(tài)下基本 不變。
權(quán)利要求
1.一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖的方法，其特征在于以下步驟(1)普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞的活化培養(yǎng)配置兩瓶200mL細(xì)胞活化培養(yǎng)基，其中含葡萄糖50g·L-1，(NH4)2SO4 2g·L-1，KH2PO4 2g·L-1，酵母粉5g·L-1，蛋白胨5g·L-1；115℃下滅菌25min，冷卻至室溫；在無(wú)菌操作臺(tái)上將保存于斜面培養(yǎng)基上的兩種酵母細(xì)胞放入各自的活化培養(yǎng)基中，在30℃，150轉(zhuǎn)/分條件下?lián)u床培養(yǎng)48小時(shí)；(2)海藻酸鈣膠珠包埋酵母細(xì)胞將濃度為40g·L-1的海藻酸鈉溶液400mL平均分為兩份，分別與活化后的普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞混合均勻，通過(guò)蠕動(dòng)泵以7.6mL·min-1的速率分別滴入濃度為60g·L-1的CaCl2溶液中，以150～200轉(zhuǎn)/分不斷攪拌，固化20分鐘，制得直徑為4～6mm的分別包埋普通釀酒酵母和嗜鞣管囊酵母的固定化膠珠；(3)配置細(xì)胞增殖培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基細(xì)胞增殖培養(yǎng)基包含葡萄糖50g·L-1，酵母膏2g·L-1，KH2PO4 2g·L-1，MgSO4 0.2g·L-1，CaCl2 0.2g·L-1，(NH4)2SO4 2g·L-1；發(fā)酵培養(yǎng)基包含葡萄糖50g·L-1，木糖25g·L-1，酵母膏2g·L-1，KH2PO4 2g·L-1，MgSO4 0.2g·L-1，CaCl2 0.2g·L-1，(NH4)2SO4 2g·L-1；115℃下滅菌25min，冷卻至室溫，待用；(4)發(fā)酵罐內(nèi)酵母細(xì)胞的擴(kuò)增用洗滌劑及軟刷清洗發(fā)酵罐、緩沖罐、硅膠管、鐵管、膠塞等，超純水沖洗三遍并用牛皮紙包好，121℃下滅菌25min，烘干；把兩個(gè)發(fā)酵罐固定于實(shí)驗(yàn)架上，將包埋酵母細(xì)胞的膠珠分別裝入兩個(gè)發(fā)酵罐中，使每個(gè)罐中膠珠總體積占整個(gè)發(fā)酵罐體積的70～80％，超純水沖洗掉膠珠表面殘留的CaCl2；串聯(lián)兩個(gè)發(fā)酵罐，35℃下循環(huán)發(fā)酵罐中的細(xì)胞增殖培養(yǎng)基，使酵母細(xì)胞適應(yīng)新環(huán)境并增殖，直至葡萄糖濃度降至1g·L-1以下；(5)與滲透蒸發(fā)膜耦合，連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖混合液把細(xì)胞增殖培養(yǎng)基換為發(fā)酵培養(yǎng)基，分別于兩個(gè)串連的發(fā)酵罐之間及后一個(gè)發(fā)酵罐與回收罐之間聯(lián)入滲透蒸發(fā)膜組件，進(jìn)行循環(huán)發(fā)酵；(6)分離乙醇32小時(shí)后，循環(huán)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，啟動(dòng)真空泵，進(jìn)行滲透蒸發(fā)分離乙醇，分離出的乙醇蒸汽用冷阱冷凝收集于產(chǎn)品罐中。
全文摘要
一種利用固定化酵母細(xì)胞與滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖的方法，屬于微生物發(fā)酵工程領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖生產(chǎn)乙醇的方法。其特征是利用海藻酸鈣膠珠把普通釀酒酵母細(xì)胞和嗜鞣管囊酵母細(xì)胞固定后，分別接種于兩個(gè)串聯(lián)的發(fā)酵罐內(nèi)，并與硅橡膠滲透蒸發(fā)膜耦合連續(xù)發(fā)酵葡萄糖木糖混合液。本發(fā)明的效果和益處是，通過(guò)海藻酸鈣膠珠固定酵母細(xì)胞不但使細(xì)胞濃度增高，而且減少了由于細(xì)胞的粘附所造成的滲透蒸發(fā)膜的污染及阻力；通過(guò)滲透蒸發(fā)作用減少了產(chǎn)物乙醇對(duì)酵母細(xì)胞的抑制作用；能夠同時(shí)發(fā)酵葡萄糖和木糖；取材于植物秸稈，不采用糧食，既節(jié)省資源又減少因焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C12R1/85GK101255446SQ20071015908
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者劉天慶, 姜秀美, 孫相彧, 李香琴, 隋東宇 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)