專利名稱：一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術領域，具體涉及一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法。
背景技術：
在化工領域中，乙醇(俗稱酒精)是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應用于化工、食品、飲料工業(yè)、軍工、日用化工和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域，并且乙醇作為一種優(yōu)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(fā)酵行業(yè)中，主要采用釀酒酵母生物轉
化生產乙醇。
以生物質資源為原料，發(fā)酵法生產的燃料乙醇作為可再生清潔能源，對于緩解當前石油資源嚴重短缺及生態(tài)環(huán)境惡化的雙重危機具有十分重要的意義。然而，現(xiàn)有的乙醇發(fā)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制約了燃料乙醇工業(yè)的發(fā)展。因此，對傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵工藝進行改造，開發(fā)低成本乙醇生產新技術，以適應燃料乙醇產業(yè)發(fā)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(fā)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(fā)酵的酶載體要求。利用植物纖維發(fā)酵生產乙醇已經研究了 20多年，國外學者對麥桿、蔗渣、水稻秸桿等進行了廣泛研究。Badal C.等人用稀酸預處理麥桿，采用SSF法得到乙醇濃度為17. Og/L。祝盛東(音譯)等人用微波和堿液預處理水稻秸桿，采用SSF法得到乙醇濃度為25. 8g/L。Kumari (美國)用木霉QM9414和酵母菌NCM3288的原生質體融合株M62發(fā)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(fā)酵終濃度為35 g/L。國內對玉米秸桿的研究較為廣泛，但大多是采用誘變、融合后的菌株或混菌發(fā)酵，發(fā)酵方法大多采用液態(tài)發(fā)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桿進行液態(tài)SSF發(fā)酵，乙醇產率為O. 327g/g。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法。I. 一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法，其特征在于發(fā)酵時，按一定體積分數(shù)的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，同時加入一定量的纖維素酶，在一定溫度下發(fā)酵一定的時間。2.步驟I所述的種子液的制備過程從剛轉接好的新鮮斜面上挑取一環(huán)菌種，接Λ 50 mL種子培養(yǎng)基中，置于搖床上在30°C、160 r/min，振蕩培養(yǎng)24 h。3.步驟I所述的發(fā)酵培養(yǎng)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(yǎng)基(g/L):葡萄糖20、酵母粉10、蛋白胨20。5.步驟I所述的最佳發(fā)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(fā)酵時間為72 ho本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明以熱帶假絲酵母為出發(fā)菌株，通過同步糖化發(fā)酵
(SSF)纖維素生產乙醇的最佳工藝參數(shù)


圖I發(fā)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(fā)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(fā)明作詳細說明，但對本發(fā)明沒有限制。本發(fā)明所用的菌株為熱帶假絲酵母，購買于ACCC，編號為ACCC20004。實施例I
本實施案例說明發(fā)酵溫度對SSF產乙醇的影響，按6%(v/v)的接種量接種于發(fā)酵培養(yǎng)基，酶用量15 U/g底物的SSF發(fā)酵培養(yǎng)基中，分別在32°C、34°C、36°C、38°C、40°C、42°C、44°C、46°C下培養(yǎng)72 h后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(fā)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于酶解，但卻不利于酵母的生長，因此當溫度達到40°C后，CO2失重量不再上升而趨于平緩，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)的接種量接種于發(fā)酵培養(yǎng)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(fā)酵培養(yǎng)基中，40°C，培養(yǎng)72 h后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。可能是由于酶用量的加大，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)的接種量接種于發(fā)酵培養(yǎng)基，酶用量25 U/g底物的SSF發(fā)酵培養(yǎng)基中，40°C，培養(yǎng)72 h后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，隨后有所降低，可能由于接種量的增加引起菌種之間對營養(yǎng)的競爭，從而使乙醇產率減少。實施例4
本實施案例說明發(fā)酵時間對SSF產乙醇的影響，按9%(v/v)的接種量接種于發(fā)酵培養(yǎng)基，酶用量分別為25U/g底物的SSF發(fā)酵培養(yǎng)基中，40°C，分別在培養(yǎng)24 h、36h，48 h、60 h、72 h、84 h后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，隨后趨于平緩，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(fā)酵時間。
權利要求
1.一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法，其特征在于發(fā)酵時，按一定體積分數(shù)的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，同時加入一定量的纖維素酶，在一定溫度下發(fā)酵一定的時間。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，種子液的制備過程從剛轉接好的新鮮斜面上挑取一環(huán)菌種，接入50 mL種子培養(yǎng)基中，置于搖床上在30°C、160 r/min，振蕩培養(yǎng)24h0
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)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，其特征在于，種子培養(yǎng)基葡萄糖20g/L、酵母粉10 g/L、蛋白胨20 g/L。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵溫度為40°C。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，纖維素酶的用量為25U/g。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，接種量為9%。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵時間為72h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用熱帶假絲酵母同步糖化發(fā)酵纖維素制備乙醇的方法，本發(fā)明以熱帶假絲酵母為出發(fā)菌株，通過同步糖化發(fā)酵(SSF)纖維素生產乙醇的最佳工藝參數(shù)。
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(yōu)先權日2012年8月24日
發(fā)明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學品有限公司