[发明专利]一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法，所述的方法包括如下步骤：（1）物理法预处理原料；（2）水浴蒸煮；（3）纤维素酶酶解；（4）分离过滤；（5）糖化酶和液化酶处理；（6）酸解；（7）发酵、蒸馏。本发明以液化酶、糖化酶、纤维素酶以及β‑葡萄糖苷酶按科学的配比添加，对原料进行预处理，有利于提高海藻多糖的转化率；同时利用转化后的海藻多糖制备燃料乙醇，提高了乙醇的产率。实现了海藻多糖的高值化利用，开发了海洋生物能源。

技术领域

本发明属于海藻利用领域，具体涉及一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法。

背景技术

能源短缺和环境污染是当今世界必须面临的两大难题，减少化石燃料的使用，开发清洁的可再生能源已成为解决这两大难题的唯一途径。生物乙醇因具有清洁、可再生的特点，尤其是其可以部分代替化石燃料的优势，近年来被广泛研究。到目前为止，已有很多国家实现了生物乙醇的大量生产，但这些国家大都以玉米，小麦和甘蔗等粮食作物和糖料作物为原料来生产第一代生物乙醇，严重违背了“不与人争粮，不与粮争地”的能源发展原则。后来又发展了第二代生物乙醇，主要以秸秆和木材废屑等木质纤维素为原料制备，避免了第一代生物乙醇的缺陷。但研究依然发现，木质纤维素原料在纤维素和木质素降解方面受技术和成本的限制非常大，而且这些原料对环境存在巨大的风险，同时也会破坏生物的多样性，因此不可能实现长期的稳定发展。随之出现的是以海洋生物质为原料的第三代生物乙醇，在解决两大难题方面具有很大优势。

海洋面积广阔，蕴藏着巨大的海藻资源，其光合作用效率高，生长周期短。据统计，每年通过光合作用生产的生物质产量可达上百千万吨，是一种巨大的可再生资源，也是生产生物质能源的潜在资源。若充分利用现有的海洋生物质能源，将大大缓解人类面临的环境、能源和粮食三大危机的压力。目前，以海洋生物质为原料生产新能源的研究较少，主要原因是受到能源成本和设备技术的限制。尤其是用海藻发酵生产乙醇的研究，更为少见。

乙醇，俗称酒精，具有易燃、而且燃烧后几乎没有污染物排放的优势，被视为最有发展前景的新型可持续燃料。目前，乙醇大都通过发酵的途径来制得。公开号为CN101638671A的专利公开了一种浒苔为原料制取生物乙醇的方法。公开号为CN 101802206A的专利公开了一种在高压下从海藻中得到液体萃取物以及利用酵母发酵液体萃取物生产生物乙醇的方法。公开号为CN 101880693A的专利公开了一种利用海带加工废弃物制备生物乙醇的方法。这些方法利用海藻原料发酵制备生物乙醇，操作复杂，条件要求高，对环境污染大，制得的乙醇中杂质含量高，浓度低。此外，还有多种方法往往都采用较单一的酶类酶解，外加蛋白酶和果胶酶等去除蛋白质、果胶等妨碍物，并不能实际地提高发酵原液的糖浓度。因此，提高海藻糖解液的浓度，才是提高目标产物生物乙醇的关键。故目前需要研究一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法。

发明内容

为了克服现有技术中制备生物乙醇方法的不足，本发明提供了一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法，该方法具有简单易行、快速和高效的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种高效转化海藻多糖制备生物乙醇的方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：除去海藻原料中的杂质，然后进行干燥，粉碎并过筛；

(2)水浴蒸煮：将过筛后的海藻粉末按照1：20～1：30的质量比加水进行蒸煮；

(3)纤维素酶酶解：用HCl调液体pH值至4-6，同时加入纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，40-80℃酶解8-12h；

(4)分离过滤：酶解后，固液分离，收集上清液；

(5)糖化酶和液化酶酶解：纤维素酶解后，调液体pH值至5-6，先在上清液中加入液化酶，50-70℃水浴加热酶解1-3天；然后用酸调节pH至4-5，加入糖化酶，50-70℃水浴加热酶解1-2天；