[发明专利]一种利用耐高温酵母同步糖化发酵产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用耐高温酵母同步糖化发酵产乙醇的方法，利用耐高温酵母使用耐乙醇β-葡萄糖苷酶，以气爆秸秆为原料进行高温同步糖化发酵发酵生产乙醇的新工艺。

背景技术

纤维质原料同步糖化发酵生产乙醇工艺将水解和乙醇发酵结合起来，在同一发酵罐中进行，纤维素酶解产生的葡萄糖立即为酵母所发酵利用，能够有效消除纤维二糖、葡萄糖对纤维素酶活性的抑制。在纤维素糖化过程中，纤维素酶的最适作用温度通常为50℃左右，而酵母发酵的最适温度为30℃左右。所以，如何使这2个过程的温度协调，是采用纤维质原料同步糖化发酵高效生产乙醇的关键。解决这种矛盾办法之一就是采用耐高温酵母。利用高温酵母进行发酵也可以减少后续操作成本，利于乙醇的连续提取，并降低污染杂菌的机会。

目前，工业生产中普遍应用的纤维素酶组分中β-葡萄糖苷酶含量和活力通常都很低，在实际生产中需要添加额外的β-葡萄糖苷酶以促进纤维素酶酶组分的协调。本专利利用β-葡萄糖苷糖酶的嗜温耐醇特性，结合高温酵母的耐热特性，进行高温同步糖化发酵研究，对于探索高效的同步糖化发酵生产工艺，促进纤维乙醇的多元化生产具有重要的理论和实践指导意义。

发明内容

本发明提供了一种利用耐高温酵母同步糖化发酵产乙醇的方法。

1.      一种利用耐高温酵母同步糖化发酵产乙醇的方法，利用耐乙醇β-葡萄糖苷酶及耐高温酵母，以纤维素50%，半纤维素10%，木质素30%，其他成分10%的气爆秸秆为原料进行高温同步糖化发酵发酵生产乙醇的新工艺。称取适量秸秆至摇瓶发酵培养基中，Na₂HPO₄-柠檬酸缓冲液调节发酵液初始pH值，于121℃灭菌30 min。然后加入30 U/g的纤维素酶，50℃下150 r/min预水解24 h。添加β-葡萄糖苷酶和耐高温酵母，40℃，150 r/min培养。

2.      步骤1所述的最佳接种体积分数12%。

3.      步骤1所述的最佳底物质量分数15%。

4.      步骤1所述的最佳发酵pH值为5.0。

5.      步骤1所述的β-葡萄糖苷酶添加量为25 U/g。

本发明的有益效果在于：本发明利用耐高温酵母使用耐乙醇β-葡萄糖苷酶，以气爆秸秆为原料进行高温同步糖化发酵发酵生产乙醇的新工艺。

附图说明

图1不同接种体积分数对乙醇发酵的影响。

图2不同底物质量分数对乙醇发酵的影响。

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。

本专利所用的菌株为高温酵母Kluyveromyces marxianus NCYC 587，由英国国立酵母保藏中心保藏。

本专利使用的耐乙醇β-葡萄糖苷酶为中国专利CN102080050A 中Trichodermasp. W₂所产的嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶。

实施例1

本实施案例说明不同接种体积分数对乙醇发酵的影响，为探讨不同接种体积分数对乙醇产量的影响，添加不同接种体积分数进行乙醇发酵，结果如图1所示。

在每个反应体系中，控制接种体积分数为6%-18%，培养72 h，发酵24 h后乙醇质量浓度达到最大，在接种体积分数为12%时，发酵菌株在保持菌体活力的同时，能迅速产生并积累大量的乙醇，且发酵时间对其影响不大。理论上说，增大酵母菌的接种体积分数不仅可以更多地消耗糖，降低对纤维素酶的抑制作用，而且接种体积分数的加大，乙醇产率也会随之增大。但是，接种过量的酵母细胞，由于得不到充分的碳源，会使酵母利用有限的糖合成储备物质，或诱导其他对乙醇发酵不利的代谢途径，更有可能会代谢利用乙醇，使得乙醇产率下降。当接种体积分数超过12%以上，后期发酵（72 h）产生的乙醇被完全消耗用以维持菌体细胞的生长。因此，综合各方面考虑，最佳接种体积分数为12%。

实施例2

本实施案例说明不同底物质量分数对乙醇产量的影响，为探讨不同底物质量分数对乙醇产量的影响，添加不同底物质量分数进行乙醇发酵，结果如图2所示。