专利名称：一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法
技术领域：
本发明提供了一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷为固定化载体，以甘蔗汁为培养基，固定化酵母发酵产乙醇的方法。
背景技术：
随着国际上石油资源的日趋紧张及污染减排压力的不断增大，以燃料乙醇为代表的清洁能源受到广泛的关注，其中研究的热点之一便是燃料乙醇。燃料乙醇是一种可以代替石油用作燃料的再生性能源，也是一种重要的基本化工原料。自从20世纪70年代石油危机之后，随着人们对可再生资源重视程度的增加，燃料乙醇的开发受到更多的关注，使其工业化生产面临前所未有的发展机遇。生物质资源具有生产量大、可再生和种类丰富多样等特点，是最有潜力的可替代石油的能源和原料之一。人们正在积极寻找替代能源一燃料乙醇，燃料乙醇作为燃料利用的综合效益激发人们对其生产成本和效率进行研究，以期获 得高效发酵菌株、低成本底物和最佳发酵条件。燃料乙醇作为替代石油能源的绿色可再生能源在全世界引起广泛关注，在欧美和巴西等国得到快速发展。另一方面，陶瓷固定化技术是将活的细胞密集于陶瓷之上并不断繁殖，形成高密度生物催化剂，进而可以大幅度提高参加反应的微生物浓度，提高催化效率；并克服了传统固定载体的稳定性、机械强度低等缺点。
发明内容
本发明提供了一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷为固定化载体，以甘蔗汁为培养基，固定化酵母发酵产乙醇的方法。I. 一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法，将泡沫多孔陶瓷置于装有IOOmL浓度为IO8个/mL酵母悬液的高脚烧杯中，在20°C下，摇床频率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h。取固定酵母后的陶瓷移入装有IOOmL蔗汁培养基的高脚烧杯中，进行静止发酵，54 h后测定发酵液酒精度。2.步骤I所述的蔗汁培养基为甘蔗榨汁，过滤，调节pH值至4. 4，灭菌。3.步骤I所述的菌悬液为将培养成熟的酵母在无菌条件下，接种I环到锥形瓶中的液体种子培养基中，150 r/min、28°C培养24h后离心IOmin (3000 r/min)弃去上清液，用无菌生理盐水洗涤菌体3次后用无菌水制备菌悬液(O. 2g湿菌体/mL)，置于4°C冰箱中备用。4.步骤I所述的最佳发酵温度为29°C。5.步骤I所述的最佳发酵pH值为5. 5。6.步骤I所述的最佳糖锤度为18° Bx。本发明的有益效果在于本发明对适合乙醇发酵的酿酒酵母发酵性能进行研究，并以泡沫多孔陶瓷为固定化载体，对固定化发酵工艺进行优化，为陶瓷固定化酵母发酵蔗汁制取燃料乙醇提供科学依据。
图I不同温度对乙醇发酵的影响。图2不同pH值对乙醇发酵的影响。图3不同培养基糖锤度对乙醇产量的影响。
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。本专利所用的菌株为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CICC 31077,保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心。实施例I
本实施案例说明不同发酵温度对乙醇发酵的影响，为探讨不同发酵温度对乙醇产量的影响，使用不同发酵温度进行乙醇发酵，结果如图I所示。在pH值4. 5，糖锤度18° Bx条件下静止发酵54h，得到温度对乙醇浓度影响关系图。如图I所示，随着温度升高，最终发酵液乙醇含量先升高后降低，在29°C时达到最大。在发酵速率方面，随着温度升高，发酵速率逐渐升高，32°C时，酵母发酵速度要略高于29°C。可知在这一温度范围内，随着温度升高酵母生长繁殖越快；但如果温度过高，则酵母生长过快，菌体数目过多，使有氧呼吸消耗更多发酵底物，反而不利于最终产物的积累。综合发酵速率和乙醇最终浓度，发酵温度在29 °C时，最有利于乙醇发酵。实施例2
本实施案例说明不同初始PH值对乙醇产量的影响，为探讨不同初始pH值对乙醇产量的影响，使用不同初始PH值进行乙醇发酵，结果如图2所示。
在温度29°C，糖锤度18° Bx条件下静止发酵54 h，得到pH值对乙醇浓度影响关系图，如图2所示，初始pH值在5. 5时，最终乙醇浓度最高。但从发酵过程可以看出，pH值为5. O时，前期((Γ27 h)发酵速率明显高于pH值5. 5，乙醇浓度也最高，而后期则相对减缓。造成这一现象原因可能是乙醇发酵过程中会产生大量CO2使发酵液pH值降低，使发酵后期，pH值5. 5时更有利于酵母发酵乙醇，因为最终发酵液乙醇浓度更高。由此可知pH值5. 5较适宜酵母蔗汁乙醇发酵。实施例3
本实施案例说明不同培养基糖锤度对乙醇产量的影响，为探讨不同培养基糖锤度对乙醇产量的影响，使用不同培养基糖锤度进行乙醇发酵，结果如图3所示。在29°C，pH值5. 5条件下静止发酵54h，得到糖锤度对乙醇浓度影响关系图，如图3所示。随着培养基锤度升高，乙醇含量越大。锤度为22° Bx时，乙醇浓度最高。但锤度为22° Bx时，乙醇浓度仅比18° Bx时略高，且发酵速率比18° Bx低。由于发酵液蔗汁原始锤度为18° Bx，如果要提高发酵液锤度，需对发酵液进行浓缩，因而将会增加能源消耗，极大地增加发酵成本,但乙醇浓度提高很少。综合来看，糖锤度为18° Bx时，适合蔗汁乙醇发酵。
权利要求
1.一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法，将泡沫多孔陶瓷置于装有IOOmL浓度为IO8个/mL酵母悬液的高脚烧杯中，在20°C下，摇床频率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h ;取固定酵母后的陶瓷移入装有IOOmL蔗汁培养基的高脚烧杯中，进行静止发酵，54 h后测定发酵液酒精度。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，蔗汁培养基为甘蔗榨汁，过滤，调节PH值至4. 4，灭菌。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，菌悬液为将培养成熟的酵母在无菌条件下，接种I环到锥形瓶中的液体种子培养基中，150 r/min、28°C培养24h后离心IOmin弃去上清液，用无菌生理盐水洗涤菌体3次后用无菌水制备菌悬液，置于4°C冰箱中备用。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵温度为29°C。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵pH值为5.5。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，糖锤度为18°Bx。
全文摘要
本发明提供了一种利用固定化酵母发酵产乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷为固定化载体，以甘蔗汁为培养基，固定化酵母发酵产乙醇的方法。
文档编号C12N11/14GK102851320SQ20121030454
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者周雪琴 申请人:太仓市周氏化学品有限公司