[发明专利]一种利用粟酒裂殖酵母同步糖化发酵生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用粟酒裂殖酵母同步糖化发酵生产乙醇的方法。

背景技术

面对石油资源的日益减少， 不断加剧的能源危机和造成的环境污染， 以生物质为原料发酵生产燃料乙醇的研究越来越受到各国的重视，成为世界各国重点研究和推， 的能源课题之一。传统燃料乙醇主要由玉米生产，目前玉米乙醇、生物柴油等第一代液体生物燃料已经逐步应用于国际国内工农业生产，成为石油燃料的一个有力补充，然而由于玉米乙醇、生物柴油以粮食、油料种子为原料，须占用大量耕地，与国家粮食安全存在矛盾，中国已叫停粮食乙醇的开发，要求今后生物燃料的发展必须满足不占用耕地、不消耗粮食和不破坏生态环境为前提。

在这方面，菊芋具有独特的优势，菊芋适应性强，特别适合在沙漠、滩涂、盐碱荒地等非农业耕地种植，且产量高，价格低廉。菊芋块茎菊粉含量丰富，占其干基质量的70%~90%。菊粉是果糖的聚合物，外切型菊粉酶能分解菊粉成单个果糖，因此可以利用产外切菊粉酶的微生物快速分解为果糖，再发酵生产乙醇。因此与粮食类淀粉质原料相比具有优势，将是中国燃料乙醇产业规模化发展可选择的原料之一。

以菊芋为原料生产乙醇很早就受到人们的关注，近来重新受到国内外的重视， 国外从20世纪50年代开始发酵菊芋生产乙醇的研究，90年代进行了大量工作，其工艺流程主要包括先将菊粉酸解或酶解，然后利用酵母或细菌等具有发酵能力的菌株进行发酵，或者利用高产菊粉酶的微生物如黑曲霉(Aspergillus niger)或脆壁克鲁维酵母(Kluyveromyces fragilis)与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)混合发酵，但其菊粉酶分解菊粉生成果糖与发酵果糖产乙醇仍分别由2种微生物完成，无法达到十分协调的同步糖化发酵。

栗酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)最初由非洲人饮用的栗酒中分离得到，甘蔗糖蜜和水果上也能找到。用菊芋制成的未水解糖液发酵能得到非常高产量的乙醇。

发明内容

本发明提供了一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法，本发明以运动发酵单胞菌为出发菌株，以鲜甘薯为发酵原料，采用同步糖化发酵方法进行发酵。本发明对影响乙醇发酵的因素进行了考察。

1.      一种利用粟酒裂殖酵母同步糖化发酵生产乙醇的方法，其特征在于发酵时，接入5%种子培养基到发酵培养基，在一定的初始pH值下采用同步糖化发酵，发酵温度为30℃，培养48 h。

2.      步骤1所述的发酵培养基：直接由菊芋粉配制。

3.      步骤1所述的液体种子的制备方法为：在30~C条件下培养48 h，细胞浓度达到1×10⁸ cfu/mL以上。

4.      步骤3所述的种子培养基(g/L)：菊粉20，酵母膏15，蛋白胨20，pH4.6，121℃ 灭菌20 min。

5.      步骤2所述的原料最佳粉碎度为：100目。

6.      步骤2所述的原料最佳灭菌温度为115℃。

7.      步骤1所述的最佳初始pH值为3.5。

8.      步骤1所述的最佳初始底物浓度为300 g/L。

本发明的有益效果在于：本发明使用能利用菊粉且乙醇发酵性能优良的粟酒裂殖酵母，探讨了同步糖化发酵(simultaneous saccharification and fermentation)模式下，用菊芋粉为原料生产燃料乙醇的工艺条件，为工业应用提供依据。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本发明所用的菌株为运动发酵单胞菌，购买于ACCC，编号为：ACCC20047。

实施例1

本实施案例说明原料粉碎度对乙醇发酵的影响，菊芋粉碎后筛分出60~40目、100~60目、100目3种粒度段的菊芋粉混合物，配制200 g/L菊芋粉溶液，用HC1调节pH值至4.0，121℃灭菌20 min，接种量5%，30℃培养48 h，测其乙醇产量，确定最佳原料菊芋粉颗粒大小，结果见表1。