[发明专利]运动发酵单胞菌快速生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵工程技术领域，具体涉及一种运动发酵单胞菌快速生产乙醇的方法。

背景技术

2009年我国石油净进口量21,888.5万吨，原油净进口量19,862.0万吨。原油进口对外依存度达到52.5％，石油进口依存度达到53.6％，双双超过50％的“国际警戒线”。在石油消耗中，车用燃油消耗所占的比例逐年增加。因此，利用可再生的生物质资源发酵生产乙醇等交通运输用液体燃料来代替或部分代替石油成为研究热点。燃料乙醇作为清洁能源，在日益重视环保的今天，更是倍受关注。而目前，由于生产水平不高，燃料乙醇在市场上推广还需要国家财政和政策补贴，为提高其市场竞争力，必须切实地降低燃料乙醇生产成本。

原料成本占乙醇生产成本的一半以上，甘薯、芭蕉芋等非粮作物成本非常低廉，我国占世界产量的绝大部分。但是，这些原料季节性强，含水量大，收获时间比较集中，且主要分布在温带、亚热带地区，不易干燥，保藏很困难。原料腐烂后黏度大、输送困难，还会产生许多抑制发酵的成分，淀粉损耗更是惊人。因此，开发快速乙醇发酵技术，在收获季节及时利用价格低廉的原料，可避免原料资源的不必要浪费，减轻后期原料储存压力，同时可以降低生产原料成本，对于乙醇生产具有相当重要作用。而实现快速乙醇发酵的重要环节之一就是选用快速发酵产乙醇的菌株。

运动发酵单胞菌是一种革兰氏阴性兼性厌氧菌，具有很强的产乙醇能力，利用葡萄糖生产乙醇的速度比酵母快3～4倍，乙醇产量可以达到理论值的97％，而且生长不需要氧气，能忍耐400gL^-1的葡萄糖溶液，在13％(v/v)乙醇浓度中可以生存，因此运动发酵单胞菌很适合作为乙醇快速发酵的生产菌种。

但是，受现有的乙醇发酵工艺水平限制，生产9％～12％(v/v)的乙醇，发酵时间通常在40～72h之间，发酵效率也不高。若应用于工业生产，则因发酵周期长而不利于降低生产成本，使得乙醇生产缺乏竞争力。运动发酵单胞菌耐酸性较差可能是其乙醇发酵水平不高的主要原因。但是，目前还没有利用缓冲剂调节运动发酵单胞菌乙醇发酵体系pH的报道，因此，开发缓冲剂，缓解乙醇发酵过程中随发酵进行pH降低对运动发酵单胞菌的抑制作用，从而提高菌种代谢活性，缩短发酵时间，提高发酵液乙醇浓度，将可能极大提高乙醇生产效能，增强乙醇生产的竞争力。

发明内容

本发明的目的是针对现有快速乙醇发酵工艺的不足，发明一种运动发酵单胞菌快速发酵生产乙醇的新方法，以降低乙醇生产成本。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

本发明以廉价的甘薯为原料，主要包括如下工艺单元：发酵培养基的配制；种子培养基的制备；运动发酵单胞菌种子液的制备；发酵。具体步骤如下：

1.发酵培养基制备

葡萄糖发酵培养基的配方：每升培养基中含葡萄糖150g～200g，酵母膏5g，(NH₄)₂SO₄1g，KH₂PO₄ 1g，MgSO₄ 0.5g，0.2mol L^-1的Ph5.4醋酸盐缓冲液200mL或碳酸钙粉末5～7.5g，自来水配制后115℃灭菌20min备用。

淀粉质原料发酵培养基的配方：原料打浆或打粉，加水拌料使初始糖浓度为180g kg^-1～280g kg^-1，80℃蒸煮，添加α-淀粉酶液化至碘反应为红棕色，添加(NH₄)₂SO₄或尿素，其在发酵培养基中的终浓度分别为1～1.5g kg^-1和0.6～2.0g kg^-1，添加Ph为5.4醋酸盐缓冲液或碳酸钙粉末作为缓冲剂，其在发酵培养基中的终浓度分别为40mmol L^-1和5～7.5gL^-1，装发酵醪于三角瓶或发酵罐中，115℃灭菌20min备用或不灭菌直接接种发酵。

2.种子培养基的配方：每升培养基中含葡萄糖100g，酵母膏5g，(NH₄)₂SO₄ 1g，KH₂PO₄1g，MgSO₄ 0.5g，自来水配制后115℃灭菌20min备用。