專利名稱：一種乙醇和木糖醇的聯(lián)合發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及乙醇和木糖醇的生產(chǎn)方法，具體地說，涉及一種乙醇和木糖醇的聯(lián)合
發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
木糖醇是一種重要的功能性多元糖醇，木糖醇在體內(nèi)代謝不需要胰島素的參與， 食用后不會(huì)提高血糖值，可用于糖尿病食品中。它在口腔中不會(huì)被微生物發(fā)酵，可防止齲齒 發(fā)生。木糖醇還可作為非腸道營(yíng)養(yǎng)的能量來源等。正是因?yàn)槟咎谴季哂幸陨瞎δ芴匦裕?被廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥等工業(yè)。 木糖醇的生產(chǎn)方法可分成三種提取、化學(xué)合成和生物合成。目前，工業(yè)生產(chǎn)主要 采用化學(xué)合成法。生物合成法是利用微生物中的還原酶來生產(chǎn)木糖醇，它可有效降低木糖 醇的生產(chǎn)成本。發(fā)酵法不僅有可能省去木糖純化步驟，還可以簡(jiǎn)化木糖醇的分離步驟，是一 種很有前途的生產(chǎn)方法。酶法合成木糖醇，則是通過木糖還原酶輔酶因子的代謝平衡來實(shí) 現(xiàn)連續(xù)高效生產(chǎn)。因傳統(tǒng)的化學(xué)合成法污染嚴(yán)重，而酶法生產(chǎn)成本又過高，因此微生物發(fā)酵 法生產(chǎn)木糖醇很有前景。木糖醇發(fā)酵中過高的葡萄糖對(duì)于產(chǎn)醇有抑制作用，但是利用純木 糖發(fā)酵成本又過高。 乙醇俗稱酒精，不僅是一種非常重要的有機(jī)化工原料和溶劑，而且因其可再生和 對(duì)環(huán)境無污染，被認(rèn)為是可替代石油類不可再生資源的最有發(fā)展前景的液體燃料，我國(guó)燃 料乙醇的市場(chǎng)規(guī)模正急劇擴(kuò)大。利用微生物發(fā)酵纖維素原料生產(chǎn)乙醇的過程中，大部分菌 株不能利用木糖，少量菌株只能利用少量木糖，因此發(fā)酵液中殘余的大量木糖給廢水處理 增加了成本，同時(shí)造成了資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小、資源利用率高的 乙醇和木糖醇生產(chǎn)方法。 本發(fā)明提供一種乙醇和木糖醇的聯(lián)合發(fā)酵方法，包括將乙醇發(fā)酵體系和木糖醇發(fā) 酵體系進(jìn)行串聯(lián)，當(dāng)木糖醇發(fā)酵體系中的殘木糖濃度降至4 5 %時(shí)開始添加乙醇發(fā)酵體 系產(chǎn)生的發(fā)酵液，維持殘木糖的質(zhì)量百分比濃度在4 5% ;其中所述乙醇發(fā)酵體系和木糖 醇發(fā)酵體系均包括菌種平板培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)、種子罐種子培養(yǎng)和發(fā)酵罐培養(yǎng)四個(gè)步驟。
其中，所述木糖醇發(fā)酵體系中，在發(fā)酵罐培養(yǎng)階段，進(jìn)行有氧、微好氧兩段組合發(fā) 酵。 所述處理過的乙醇發(fā)酵液在微好氧發(fā)酵階段中添加。 所述添加的方式為流加，發(fā)酵55小時(shí)后，停止流加直至發(fā)酵結(jié)束。 所述乙醇發(fā)酵液的處理為將乙醇發(fā)酵液進(jìn)行離心、蒸餾和濃縮。 所述處理過的乙醇發(fā)酵液中，木糖的質(zhì)量百分比濃度為20%以上。 所述木糖醇發(fā)酵體系中，發(fā)酵罐培養(yǎng)的第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以7
通風(fēng)比為l : (0.3 0.6)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，維持溶氧濃度為60 80%，溫度控制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 10小時(shí)；當(dāng) 細(xì)胞濃度即光密度達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入第二階段微好氧發(fā)酵，無菌空氣以通風(fēng)比為 1 : (0. 05 0. 2)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維 持溶氧濃度為1 10%，溫度控制在30 38t:，發(fā)酵60 70小時(shí)。 所述木糖醇發(fā)酵體系中的發(fā)酵培養(yǎng)基按質(zhì)量百分含量包括玉米芯酸解液40 60 % ，酵母膏0. 1 0. 3 % ，玉米漿1 3 % ，磷酸二氫鉀0. 04 0. 06 % ，硫酸銨0. 04 0. 06%，磷酸氫二銨0. 1 0. 2%，其余為水，pH5. 5 5. 8。 優(yōu)選地，玉米芯酸解液50 % ，酵母膏0.2%，玉米漿2 % ，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸 銨0. 05%，磷酸氫二銨0. 15%，其余為水，pH5. 5 5. 8。 所述乙醇發(fā)酵體系中，發(fā)酵罐培養(yǎng)的第一階段為的第一階段為有氧發(fā)酵階段，無 菌空氣以通風(fēng)比為l : (0.4 0.8)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為 300 500rpm，維持溶氧濃度(DO)為60 80% ，溫度控制在30 31°C ，好氧培養(yǎng)6 12小 時(shí)；當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度(OD)達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入第二階段厭氧發(fā)酵，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，溫度控制在31 33。C，發(fā)酵60 70小時(shí)。 所述乙醇發(fā)酵罐培養(yǎng)中，發(fā)酵培養(yǎng)基按質(zhì)量百分含量包括玉米芯酶解液20 30 % ，酵母膏0. 1 0. 3 % ，玉米漿1 3 % ，磷酸二氫鉀0. 04 0. 06 % ，硫酸銨0. 04 0. 06%，磷酸氫二銨0. 1 0. 2%，其余為水，pH5. 0 6. 0。 優(yōu)選地，玉米芯酶解液25 % ，酵母膏0.2%，玉米漿2 % ，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸 銨O. 05%，磷酸氫二銨0. 15%，其余為水，pH5. 0 6. 0。
所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的微生物為酵母菌。
所述發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的微生物為酵母菌。 所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的底物為玉米芯、秸稈等纖維素原料水解液中的一種或多種。
所述發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的底物為玉米芯、秸稈等纖維素原料水解液中的一種或多 種。 本發(fā)明所采用的玉米芯水解液的制備過程為 1)玉米芯酸解將玉米芯在體積百分濃度0. 1 10%的硫酸溶液中進(jìn)行水解得酸 解液，水解溫度為40 25(TC，水解時(shí)間5 600分鐘； 2)固液分離酸解液固液分離，獲得富含木糖的第一糖液和玉米芯酸解渣，第一 糖液即為本發(fā)明所采用的玉米芯酸解液，其中含有質(zhì)量百分含量為0. 3 2%的葡萄糖和 3 15%的木糖及少量阿拉伯糖。 3)酸解渣酶解用纖維素酶、木聚糖酶或纖維二糖酶中的一種或多種，對(duì)玉米芯 酸解渣進(jìn)行酶水解，得酶解液；酶用量為每克酸解渣2 100PFIU纖維素酶，1 50IU纖 維二糖酶，10 500PFIU木聚糖酶；酶解過程中控制pH為2. 0 7. O，溫度為20 80°C， 酶解時(shí)間為10 240小時(shí)； 4)固液分離酶解液固液分離得到富含葡萄糖的第二糖液和富含木質(zhì)素的酶解 渣。 第二糖液即為本發(fā)明所采用的玉米芯酶解液，其中含有質(zhì)量百分含量為2 30% 的葡萄糖和2 3%的木糖及少量阿拉伯糖。
本發(fā)明乙醇和木糖醇的聯(lián)合發(fā)酵方法具有以下有益效果 本發(fā)明方法將兩個(gè)重要大宗化學(xué)品乙醇和木糖醇的生產(chǎn)體系進(jìn)行聯(lián)合，將發(fā)酵乙 醇過程中殘余的木糖用于木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)過程，既有效減少了乙醇發(fā)酵的周期，又降低 了乙醇發(fā)酵生產(chǎn)中廢水處理的成本，又使木糖醇發(fā)酵過程中木糖醇濃度大幅度提高，有效 提高了纖維素原料的綜合利用率。 與傳統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)酵工藝相比，本發(fā)明的方法采用聯(lián)合集成工藝，具有以下特點(diǎn)1) 兩個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)，簡(jiǎn)化了乙醇發(fā)酵生產(chǎn)中的廢水處理方法，降低了設(shè)備投資和生產(chǎn)成本；2) 乙醇發(fā)酵過程中殘余的木糖應(yīng)用與木糖醇發(fā)酵，作為合成木糖醇的碳源，提高了碳源利用 率，降低了木糖醇發(fā)酵的原料成本；3)廢液的回收利用，降低了乙醇發(fā)酵過程中廢水的排 放量，有利于保護(hù)環(huán)境。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 實(shí)施例中所述的百分含量，如果沒有特別說明，均為質(zhì)量百分含量。 實(shí)施例中，乙醇菌種的來源購(gòu)于浙江大學(xué)，基因重組酵母S. cerevisiae ZU-10 ;
木糖醇酵母菌種的來源購(gòu)于浙江大學(xué)，假絲酵母(Candida sp.)。 實(shí)施例1建立乙醇發(fā)酵體系 乙醇發(fā)酵體系的建立，包括如下步驟(1)平板培養(yǎng) 平板培養(yǎng)基的組成為玉米芯酶解液(含葡萄糖3% ) 1. OL，酵母膏0. 5%，蛋白胨 0. 5%，瓊脂2%。將酒精酵母菌種接種到該培養(yǎng)基中，3(TC 33t:培養(yǎng)25 28小時(shí)。
(2)搖瓶種子培養(yǎng) 搖瓶種子培養(yǎng)基的組成為葡萄糖3%，酵母膏0.5%，蛋白胨0. 15%，玉米漿 0.5%，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸鎂0. 06 % ， pH值自然，自來水配制。 將平板培養(yǎng)的酒精酵母菌種接種到上述搖瓶種子培養(yǎng)基中，500ml三角瓶裝液量 100ml，30。C 33。C培養(yǎng)28 32小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為200rpm。
(3)種子罐種子培養(yǎng) 種子罐種子培養(yǎng)基的組成為玉米芯酶解液20% (含葡萄糖5% )，酵母膏0.5%， 蛋白胨0. 05 % ，玉米漿0.8%，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸鎂0. 06 % ， pH值自然，自來水配制。
將搖瓶培養(yǎng)的酒精酵母菌種接種到上述種子罐種子培養(yǎng)基中，接種量為5 10% (v/v)，30。C 33。C培養(yǎng)26 30小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為120 250rpm，通風(fēng)比為1 : (0. 3 0. 6)。 (4)發(fā)酵搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基的組成為玉米芯酶解液(含葡萄糖25 30% )30%，酵母膏 0. 2%，玉米漿1%，磷酸二氫鉀0. 05%，硫酸銨0. 05%，磷酸氫二銨0. 15%， pH自然，自來 水配制。 將搖瓶菌種接種到上述發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基中培養(yǎng)，接種量為10 20% (v/v) ，31 35。C培養(yǎng)70 75小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為200rpm。
(5)發(fā)酵罐培養(yǎng)
發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米芯酶解液(含葡萄糖25 30%)30%，酵母膏 0. 2%，玉米漿1%，磷酸氫二鉀0. 05%，硫酸銨0. 05%，磷酸氫二銨0. 15%， pH自然，自來 水配制。 將種子罐培養(yǎng)的酒精酵母菌種接種到發(fā)酵罐中培養(yǎng)，接種量為10 20% (v/v)， 根據(jù)該菌株在生長(zhǎng)、代謝的不同階段對(duì)氧氣及不同碳源需求量的差異，進(jìn)行有氧、厭氧兩段 組合多罐連續(xù)發(fā)酵技術(shù)，在第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以通風(fēng)比為1 : (0.3 0.6)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維持溶氧濃度 (DO)為60 80X，溫度控制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 IO小時(shí)。當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度 (OD)達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入第二階段厭氧發(fā)酵，直至發(fā)酵結(jié)束。溫度控制在30 38t:，發(fā) 酵55 75小時(shí)，乙醇產(chǎn)率達(dá)到5% 8%，糖醇轉(zhuǎn)化率大于41%。
實(shí)施例2與乙醇發(fā)酵體系聯(lián)合的木糖醇發(fā)酵體系
木糖醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(1)平板培養(yǎng) 平板培養(yǎng)基的組成為酵母粉0. 15 % ，胰蛋白胨0. 25% ，瓊脂2 % ，玉米芯酸解液 (含木糖3% ) 1. 0L。將木糖醇酵母菌種接種到該培養(yǎng)基中，30°C 33t:培養(yǎng)28 32小時(shí)。
(2)搖瓶種子培養(yǎng) 搖瓶種子培養(yǎng)基的組成為D-木糖1%，葡萄糖1%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 25%，麥芽汁0. 3%，pH 5.5，自來水配制。 將平板培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述搖瓶種子培養(yǎng)基中，500ml三角瓶裝液 量100ml，30。C 33。C培養(yǎng)20 24小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為210rpm。
(3)種子罐種子培養(yǎng) 種子罐種子培養(yǎng)基的組成為0_木糖2%，葡萄糖2%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 15%，麥芽汁0. 5%， pH 5. 5，自來水配制。 將搖瓶培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述種子罐種子培養(yǎng)基中，接種量為5 10% (v/v)，30。C 33。C培養(yǎng)12 16小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為120 250rpm，通風(fēng)比為l : (0. 3 0. 6)。(4)發(fā)酵搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液50% (葡萄糖2%，木糖15% )，酵母粉 0. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將搖瓶菌種接種到上述發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基中培養(yǎng)，接種量為5 10% (v/v) ，31 35t:培養(yǎng)60 70小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為180rpm。
(5)發(fā)酵罐培養(yǎng) 發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液50% (葡萄糖2%，木糖15%)，酵母 粉O. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將種子罐培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到發(fā)酵罐中培養(yǎng)，根據(jù)該菌株在生長(zhǎng)、代謝 的不同階段對(duì)氧氣及不同碳源需求量的差異，進(jìn)行有氧、微好氧兩段組合多罐連續(xù)發(fā)酵技 術(shù)，在第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0. 3 0. 6)的通風(fēng)速率流入發(fā) 酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，維持溶氧濃度(DO)為60 80%，溫度控 制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 10小時(shí)。當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度(OD)達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入第二階段微好氧發(fā)酵，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0. 05 0. 2)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā) 酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維持溶氧濃度(DO)為1 10%，溫度控制在30 38°〇，當(dāng)殘木糖降至4%時(shí)開始流加處理過的乙醇發(fā)酵液，維持殘木糖濃度在4%左右，發(fā) 酵55小時(shí)后，停止流加直至發(fā)酵結(jié)束。木糖醇產(chǎn)率達(dá)到10 % 13 % ，糖醇轉(zhuǎn)化率大于75 % 。
實(shí)施例3 木糖醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟 [ooes] (1)平板培養(yǎng) 平板培養(yǎng)基的組成為酵母粉0. 15 % ，胰蛋白胨0. 25 % ，瓊脂2 % 。，玉米芯酸解液 (含木糖3% ) 1. 0L。將木糖醇酵母菌種接種到該培養(yǎng)基中，30°C 33t:培養(yǎng)28 32小時(shí)。
(2)搖瓶種子培養(yǎng) 搖瓶種子培養(yǎng)基的組成為D-木糖1%，葡萄糖1%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 25%，麥芽汁0. 3%， pH 5. 5，自來水配制。 將平板培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述搖瓶種子培養(yǎng)基中，500ml三角瓶裝液 量100ml，30。C 33。C培養(yǎng)16 24小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為210rpm。
(3)種子罐種子培養(yǎng) 種子罐種子培養(yǎng)基的組成為0_木糖2%，葡萄糖2%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 15%，麥芽汁0. 5%，pH 5.5，自來水配制。 將搖瓶培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述種子罐種子培養(yǎng)基中，接種量為5 10% (v/v) ，30。C 33。C培養(yǎng)10 16小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為120 250rpm，通風(fēng)比為1 : (0. 3 0. 6)。 (4)發(fā)酵搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液45% (含葡萄糖1. 5%，木糖14% )，酵母 粉O. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將搖瓶菌種接種到上述發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基中培養(yǎng)，接種量為5 10% (v/v) ，31 35t:培養(yǎng)60 70小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為180rpm。
(5)發(fā)酵罐培養(yǎng) 發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液45% (含葡萄糖1. 5%，木糖14% )， 酵母粉O. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將種子罐培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到發(fā)酵罐中培養(yǎng)，根據(jù)該菌株在生長(zhǎng)、代謝 的不同階段對(duì)氧氣及不同碳源需求量的差異，進(jìn)行有氧、微好氧兩段組合多罐連續(xù)發(fā)酵技 術(shù)，在第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0. 3 0. 6)的通風(fēng)速率流入發(fā) 酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，維持溶氧濃度(DO)為60 80%，溫度控 制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 10小時(shí)。當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度(OD)達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入 第二階段微好氧發(fā)酵，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0. 05 0. 2)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā) 酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維持溶氧濃度(DO)為1 10%，溫度控制在30 38°C，當(dāng)殘木糖降至4%時(shí)開始流加處理過的乙醇發(fā)酵液，維持殘?zhí)菨舛仍?%左右，發(fā)酵 55小時(shí)后，停止流加直至發(fā)酵結(jié)束。木糖醇產(chǎn)率達(dá)到9% 11%，糖醇轉(zhuǎn)化率大于73%。
實(shí)施例4 木糖醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(1)平板培養(yǎng) 平板培養(yǎng)基的組成為酵母粉0. 15 % ，胰蛋白胨0. 25 % ，瓊脂2 % 。，玉米芯酸解液 (含木糖3% ) 1. 0L。將木糖醇酵母菌種接種到該培養(yǎng)基中，30°C 33t:培養(yǎng)24 30小時(shí)。 [OOSS] (2)搖瓶種子培養(yǎng) 搖瓶種子培養(yǎng)基的組成為D-木糖1%，葡萄糖1%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 25%，麥芽汁0. 3%，pH 5.5，自來水配制。 將平板培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述搖瓶種子培養(yǎng)基中，500ml三角瓶裝液 量100ml，30。C 33。C培養(yǎng)16 24小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為210rpm。
(3)種子罐種子培養(yǎng) 種子罐種子培養(yǎng)基的組成為0_木糖2%，葡萄糖2%，酵母粉0. 15%，胰蛋白胨 0. 15%，麥芽汁0. 5%，pH 5.5，自來水配制。 將搖瓶培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到上述種子罐種子培養(yǎng)基中，接種量為5 10% (v/v) ，30。C 33。C培養(yǎng)10 16小時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速為120 250rpm，通風(fēng)比為1 : (0. 3 0. 6)。 (4)發(fā)酵搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液40% (含葡萄糖1%，木糖13%，酵母粉 0. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將搖瓶菌種接種到上述發(fā)酵搖瓶培養(yǎng)基中培養(yǎng)，接種量為5 10% (v/v) ，31 35t:培養(yǎng)60 70小時(shí)，搖床轉(zhuǎn)速為180rpm。
(5)發(fā)酵罐培養(yǎng) 發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為玉米芯酸解液40% (含葡萄糖1%，木糖13%)，酵 母粉O. 15%，胰蛋白胨0. 25%，pH5. 5，自來水配制。 將種子罐培養(yǎng)的木糖醇酵母菌種接種到發(fā)酵罐中培養(yǎng)，根據(jù)該菌株在生長(zhǎng)、代謝 的不同階段對(duì)氧氣及不同碳源需求量的差異，進(jìn)行有氧、微好氧兩段組合多罐連續(xù)發(fā)酵技 術(shù)，在第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0. 3 0. 6)的通風(fēng)速率流入發(fā) 酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，維持溶氧濃度(DO)為60 80%，溫度控 制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 10小時(shí)。當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度(OD)達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入 第二階段微好氧發(fā)酵，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0.05 0.2)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā) 酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維持溶氧濃度(DO)為1 10%，溫度控制在30 38°〇，當(dāng)殘木糖降至4%時(shí)開始流加處理過的乙醇發(fā)酵液，維持殘?zhí)菨舛仍?%左右，發(fā)酵 55小時(shí)后，停止流加直至發(fā)酵結(jié)束。木糖醇產(chǎn)率達(dá)到8% 10%，糖醇轉(zhuǎn)化率大于70%。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種乙醇和木糖醇的聯(lián)合發(fā)酵方法，其特征在于，將乙醇發(fā)酵體系和木糖醇發(fā)酵體系進(jìn)行串聯(lián)，當(dāng)木糖醇發(fā)酵體系中的殘木糖濃度降至4～5％時(shí)開始添加乙醇發(fā)酵體系產(chǎn)生的發(fā)酵液，維持殘木糖的質(zhì)量百分比濃度在4～5％；其中所述乙醇發(fā)酵體系和木糖醇發(fā)酵體系均包括菌種平板培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)、種子罐種子培養(yǎng)和發(fā)酵罐培養(yǎng)四個(gè)步驟。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述木糖醇發(fā)酵體系中，在發(fā)酵罐培養(yǎng)階 段，進(jìn)行有氧、微好氧兩段組合發(fā)酵。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述處理過的乙醇發(fā)酵液在微好氧發(fā)酵階 段中添加。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述添加的方式為流加。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙醇發(fā)酵體系產(chǎn)生的發(fā)酵液經(jīng)離心、蒸 餾和濃縮的預(yù)處理。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述處理過的乙醇發(fā)酵液中，木糖的質(zhì) 量百分比濃度為20%以上。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述木糖醇發(fā)酵體系中，發(fā)酵罐培養(yǎng)的 第一階段為有氧發(fā)酵階段，無菌空氣以通風(fēng)比為1 : (0. 3 0. 6)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐 的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，維持溶氧濃度為60 80%，溫度控制在30 3rC，好氧培養(yǎng)3 10小時(shí)；當(dāng)細(xì)胞濃度即光密度達(dá)到15 20時(shí)，進(jìn)入第二階段微好氧發(fā) 酵，無菌空氣以通風(fēng)比為l : (0.05 0.2)的通風(fēng)速率流入發(fā)酵罐的發(fā)酵培養(yǎng)基中，攪拌 轉(zhuǎn)速為100 300rpm，維持溶氧濃度為1 10%，溫度控制在30 38。C，發(fā)酵60 70小 時(shí)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述木糖醇發(fā)酵體系中的發(fā)酵培養(yǎng)基按質(zhì) 量百分含量包括玉米芯酸解液40 60%，酵母膏0. 1 0. 3%，玉米漿1 3%，磷酸二氫 鉀0. 04 0. 06%，硫酸銨0. 04 0. 06%，磷酸氫二銨0. 1 0. 2%，其余為水，pH5. 5 5. 8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乙醇和木糖醇的聯(lián)合發(fā)酵方法，包括將乙醇發(fā)酵體系和木糖醇發(fā)酵體系進(jìn)行串聯(lián)，當(dāng)木糖醇發(fā)酵體系中的殘木糖濃度降至4～5％時(shí)開始添加乙醇發(fā)酵體系產(chǎn)生的發(fā)酵液，維持殘木糖的質(zhì)量百分比濃度在4～5％；其中所述乙醇發(fā)酵體系和木糖醇發(fā)酵體系均包括菌種平板培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)、種子罐種子培養(yǎng)和發(fā)酵罐培養(yǎng)四個(gè)步驟。本發(fā)明方法將發(fā)酵乙醇過程中殘余的木糖用于木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)過程，既有效減少了乙醇發(fā)酵的周期，又降低了乙醇發(fā)酵生產(chǎn)中廢水處理的成本，又使木糖醇發(fā)酵過程中木糖醇濃度大幅度提高，有效提高了玉米芯的綜合利用率。
文檔編號(hào)C12P7/18GK101709309SQ200910259678
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者尚海濤, 李榮杰, 薛培儉, 鄭輝, 陶磊 申請(qǐng)人:安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司