[发明专利]以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法

权利要求书

1.一种以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，具体步骤为，

一、菊粉类生物质原料的前处理：

利用菊粉类生物质发酵生产乙醇时有不同的使用形式，为新鲜生物质，或者是风干或烘干的块茎或切片；

二、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae DQ 1种子液的培养：

种子液培养的菌种来源于菌种保藏平板、保藏斜面或冷冻甘油保藏管；种子培养所用培养基为酵母提取物1～30g/L，蛋白胨3～50g/L，葡萄糖5～50g/L；培养条件为：温度25～45℃，转速50～500rpm，时间10～30h，OD600值6～16；

三、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae DQ1对菊粉类生物质的直接发酵：

发酵在新型螺带桨反应器中进行，发酵时先加入营养盐，营养盐的浓度分别是酵母提取物0.1～10g/L，硫酸铵0.1～10g/L，七水合硫酸镁0.1～10g/L，磷酸二氢钾0.1～20g/L，随后加入菊粉类生物质，菊粉类生物质的固体含量为15～45％(质量百分含量)；种子液以1～30％(质量百分比)接入螺带搅拌桨反应器；发酵条件为：发酵温度20～45℃，pH为3.0～8.0，搅拌转速50～500rpm；整个发酵体系处于无菌状态；过程周期取样。

2.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的菊粉类生物质是指含菊粉为主的聚果糖生物质，包括菊芋、菊苣、耶路撒冷洋蓟、大丽花块茎、大蒜等。菊粉类生物质为粉碎的新鲜生物质、磨碎的干燥生物质，用纤维素酶，半纤维素酶或果胶酶处理过的菊粉类生物质或者菊粉类生物质的提取液，优选为菊芋和菊粉。

3.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤二中，种子培养所用培养基为酵母提取物1～30g/L，蛋白胨3～50g/L，葡萄糖5～50g/L。

4.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤二中，所述的发酵菌种为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae DQ1，该菌种为诱变突变株，其自身可产生水解菊粉生成果糖的菊粉酶，利用此菌种发酵菊粉类生物质原料生产乙醇的过程中不需额外添加菊粉酶，实现了产酶、糖化和乙醇发酵的高度过程集成。

5.如权利要求4所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，所述的菌株为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae DQ1，但本发明所涉及的菌种不限于所提供的菌种，还包括能够产生菊粉酶并发酵生产乙醇的其他菌种，如Kluyveromyces marxianus，Kluyveromyces fragilis等，以及通过诱变、基因工程等操作改造的上述菌株或其他菌株；此外，还包括产菊粉酶的菌株和乙醇发酵菌株的共培养的情况。

6.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤三中，所述的新型螺带桨反应器由罐体、加料口、放料口、无菌空气入口、气体分散器、pH电极、溶氧电极、温度电极、功率测定仪和一个新型螺带式搅拌桨组成。

7.如权利要求6所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，所述的新型螺带搅拌桨包含搅拌轴、螺带式搅拌桨、涡轮/翼型搅拌桨和刮底桨四部分；螺带式搅拌桨通过支撑杆固定在搅拌轴上，并自上而下盘旋在搅拌轴周边，构成框体；涡轮/翼型搅拌桨置于螺带式搅拌桨形成的框体内，固定在螺带式搅拌桨的上下两个端部之间的搅拌轴上；底桨固定在搅拌轴底部。

8.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤二中，培养条件为：培养温度25～45℃，转速50～500rpm。

9.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤三中，营养盐的浓度分别是酵母提取物0.1～10g/L，硫酸铵0.1～10g/L，七水合硫酸镁0.1～10g/L，磷酸二氢钾0.1～20g/L；菊粉类生物质的固体含量为15～45％。

10.如权利要求1所述的以菊粉类生物质为原料的无酶添加生产高浓度乙醇的方法，其特征在于，在所述的步骤三中，发酵条件为发酵温度20～45℃，pH为3.0～8.0，搅拌转速50～500rpm。