专利名称：一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法。
背景技术：
乙醇是一种高效、环保、可再生的燃料及汽油添加剂，大力发展燃料乙醇，不仅可以有效解决能源日益 匮乏的难题，更加可以有效减少环境污染。我国传统的乙醇生产，一般以粮食为原料，不但成本高而且产量也收粮食资源的限制，产量有限，难以满足需求。我国在“十一五”可再生能源规划中明确指出要大力发展以甘薯等非粮能源作物为原料的燃料乙醇。甘薯是一种富含淀粉的块根作物，鲜甘薯一般含淀粉159^25%，我国常年种植面积逾460X 104 hm2，收获I. 1X108 t以上，占世界甘薯产量的80%以上。与使用薯干(含水量约10%)相比，鲜甘薯(含水量约为70%)发酵生产乙醇可以节约60%的发酵用水，能够进一步降低乙醇生产成本。由于收获季节在初冬，甘薯易于冻伤和腐烂，每年腐烂的甘薯约占总产量的309^50%。而采用干燥保存甘薯，成本高，能源消耗大，不具有经济性，也不符合燃料乙醇生产所遵循的净能源产出最大化原则。此外，目前乙醇发酵强度较高的方法大多是采用以固定化或自絮凝菌体为基础的糖质原料及淀粉质原料的糖化清液连续发酵技术。由于甘薯的脂肪和蛋白质含量相对较低，分离产品附加值低，若进行固液分离会增加能耗,提高乙醇生产成本,故固定化和自絮凝技术不适合鲜甘薯乙醇发酵。因此,迫切需要开发适合鲜甘薯全原料的快速乙醇发酵技术。运动发酵单胞菌{Zymomonas mobilis)是一种革兰氏阴性、兼性厌氧菌。与传统生产乙醇的酵母相比，该菌显示出多方面的优越性，如转化率高，副产物少，且发酵过程中不需要通气，设备工艺比较简单，可以降低乙醇生产的成本等。但Z乙醇发酵的缺点是碳源利用范围窄，仅限于葡萄糖、果糖和蔗糖；营养条件苛刻，常需添加多种营养物质。目前国内的乙醇发酵生产多以酵母为主，生产周期长(大于40 h)、效率低(小于85%)、乙醇浓度较低(6=119T12%);对甘薯原料的研究多以甘薯干为主。
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。I. 一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法，其特征在于发酵时，接入10%种子培养基和糖化酶到发酵培养基，采用同步糖化发酵，发酵温度为30°C，初始糖浓度为200 g/kg。2.步骤I所述的发酵培养基鲜甘薯打浆后，按照一定比例加水，液化酶的量为120 KNU/kg醪液，于80°C液化10 min (与碘液反应的颜色为红棕色)，液化后添加所需营养物质。
3.步骤I所述的液体种子的制备方法为葡萄糖100 g/L，酵母粉5 g/L,(NH4)2SO4 I g/L, KH2P04 I g/L，MgSO4 7H20 0.5 g/L，于 30°C培养 16 h。4.步骤I所述的运动发酵单胞菌发酵所需的最适pH为7. 5。5.步骤I所述的添加5 g/kg的硫酸铵作为运动发酵单胞菌乙醇发酵的氮源。6.步骤I所述的鲜甘薯细菌发酵的最适初始总糖浓度在200 g/kg左右。本发明的有益效果在于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。
图I pH对运动发酵单胞菌乙醇发酵的影响。图2初始总糖浓度对运动发酵单胞菌乙醇发酵的影响。
具体实施例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ACCC10166。实施例I
本实施案例说明不同PH对运动发酵单胞菌乙醇发酵的影响，与酵母菌相比，运动发酵单胞菌对外界环境更为敏感，发酵培养基的pH值对其生长和发酵的影响较大。调节发酵的PH并加入缓冲液使其维持在一定水平，发酵结果见图I。从图I可以看出，pH值从4. 5增加到7. 5的过程中乙醇和残糖浓度变化很大，乙醇由38. 56 g/kg增加到83. 24 g/kg,残糖浓度由55. 43 g/kg下降到8. 2 g/kg。但pH值大于7. 5时，乙醇浓度降低，残糖浓度升高。所以运动发酵单胞菌发酵所需的最适pH为7. 5，PH过高或过低都不利于该菌的生长和发酵。实施例2
本实施案例说明不同氮源对运动发酵单胞菌乙醇发酵的影响，氮源是构成菌体物质和一些代谢产物的必需营养元素，薯类原料虽然淀粉含量较高，但含氮量低(0. 3%以下)，所以在其乙醇发酵中常需添加氮源。氮源可分为无机氮源和有机氮源两类，由于有机氮源成分复杂，成本较高，不利于工业生产，因而选择无机氮源作为发酵培养基的氮源，其中尿素和硫酸铵是最常用的两种无机氮源，所以选择这两种氮源作为研究对象，以不添加氮源和酵母膏的培养基作为对照.发酵结果见表I。从表I中可以看出，随着硫酸铵和尿素浓度从2. 5 g/kg增加到5.0 g/kg,发酵时间缩短，乙醇浓度升高，残糖浓度降低。这说明在氮源含量较低时，所提供的氮源不能完全支持酵母的生长和发酵，当到一定阶段，由于氮源被耗尽，菌体不能继续生长，导致发酵时间延长和最终乙醇浓度较低，但当氮源浓度过高时乙醇产量反而下降，这一抑制机制还有待进一步研究。因此，添加氮源有利于提高乙醇发酵效率，添加酵母粉的效果最好，其次为5 g/kg的硫酸铵。考虑到价格因素，选择添加5 g/kg的硫酸铵作为运动发酵单胞菌乙醇发酵的氮源。表I不同氮源对运动发酵单胞菌乙醇发酵的影响
权利要求
1.一种利用运动发酵单胞菌快速发酵乙醇的方法，其特征在于发酵时，接入10%种子培养基和糖化酶到发酵培养基，采用同步糖化发酵，发酵温度为30°c，初始糖浓度为200 g/kg。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵培养基鲜甘薯打浆后，按照一定比例加水，液化酶的量为120 KNU/kg醪液，于80°C液化10 min，液化后添加所需营养物质。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，液体种子的制备方法为葡萄糖100g/L，酵母粉 5 g/L, (NH4)2SO4 I g/L, KH2P04 I g/L，MgSO4 7H20 0.5 g/L，于 30°C培养 16 h。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，运动发酵单胞菌发酵所需的最适PH为.7.5。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，添加5g/kg的硫酸铵作为运动发酵单胞菌乙醇发酵的氮源。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于确定鲜甘薯细菌发酵的最适初始总糖浓度在200 g/kg左右。
全文摘要
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。
文档编号C12P7/06GK102719488SQ201210253109
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月22日 优先权日2012年7月22日
发明者周雪琴 申请人:太仓市周氏化学品有限公司