一种抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质新能源技术领域，具体涉及一种发酵生产乙醇的方法，尤其是涉及一种抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法。
【背景技术】
[0002]目前，地球上原油的可探明储量没有增加而产量已接近了极限，人类正面临着能源与石油危机的严峻挑战。许多国家开始制定或调整能源政策，把生物能源的研宄和开发摆在了重要的位置。乙醇作为安全、洁净的燃料及汽油添加剂目前己经备受关注。传统的乙醇发酵工业主要以玉米、小麦等粮食淀粉或甘蔗汁为原料，但其原料成本高达总成本的40%。而中国地少人多的国情现状，也决定了基于粮食为原料的乙醇大规模生产必将导致“与人畜争粮，与粮食争地”的不利局面。木质纤维原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。我国的木质纤维原料也非常丰富，每年仅农作物秸杆就有7亿多吨，加上数量巨大的林业纤维废料和工业纤维废渣，每年可利用的木质纤维原料总量可达20亿吨以上。
[0003]近年来，木质纤维素乙醇技术虽然取得了长足的进步，但成本依然很高而无法进行商业应用。增加发酵时底物含量，进行高固含量发酵，不但可以节约水资源，而且可以生产得到高浓度的乙醇，降低后续精馏的成本。但是，高固含量发酵会产生发酵混合物粘度增加、混合不均、传质受阻和抑制物浓度增加等不利因素。为了解决这些问题，在进行高固含量同步糖化共发酵时可以采用预酶解和分批补料等策略。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有木质纤维素乙醇生产中高固含量发酵时产生抑制物浓度增加的问题，提出一种在抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法，所述方法生产的乙醇浓度尚O
[0005]本发明的技术方案概述如下:
[0006]一种发酵生产乙醇的方法，包括如下步骤:
[0007](I)将秸杆进行预处理，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物，干燥；
[0008](2)向底物中加入纤维素酶和水，调节pH酶解；
[0009](3)向步骤⑵获得的混合液接种酿酒酵母使酿酒酵母浓度为2_4g/L，发酵72h-144h，发酵期间补加底物、纤维素水解酶和酿酒酵母，发酵完成后进行固液分离，得到富含乙醇的发酵液体；其中所述酿酒酵母的保藏编号为CGMCC N0.6634。
[0010]其中，在一些实施方案中，步骤(I)所述预处理为将秸杆浸于稀硫酸。
[0011]在一些优选实施方案中，步骤(I)所述预处理为按质量比为1:2-1:10的比例将秸杆浸于质量分数为1.0% -2.5%稀硫酸中，在170°C -200°c，进行浸泡预处理3min-6min，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物，干燥。
[0012]在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述底物、纤维素水解酶和水的比例为 4g-8g:2-6FPU:50g-70g。
[0013]在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解的pH值为4.5-5.5。
[0014]在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解的酶解时间为12h_48h。
[0015]在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解在酶解期间补加底物和纤维素水解酶，
[0016]进一步的，在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述在酶解期间补加底物和纤维素水解酶具体为从酶解开始，每间隔6h-24h补加I次底物和纤维素水解酶，共补加I次-3次。
[0017]在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述在酶解期间补加底物和纤维素水解酶每次补加4g-8g底物和2FPU-6FPU纤维素水解酶。
[0018]在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述发酵期间补加底物、纤维素水解酶和酿酒酵母具体为从发酵开始，间隔12h-24h补加I次底物、纤维素水解酶，底物和纤维素水解酶共补加2次-5次；从发酵开始48h开始补加酿酒酵母，补加I次-2次。
[0019]在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述底物每次补加量为4g_8g，纤维素水解酶每次补加量为2FPU-6FPU，酿酒酵母每次补加使浓度为2g/L-4g/L。
[0020]在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述发酵的温度为30°C -34°C。
[0021]本领域技术人员可以理解本发明所述方法中的秸杆可以为任何一种富含木质纤维的作物稻杆。在一些实施方案中所述稻杆为玉米稻杆、小麦稻杆、高粱稻杆或水稻稻杆。
[0022]有上述技术方案可知，本发明发酵生产乙醇的方法包括如下步骤:(1)将秸杆进行预处理，得到预处理后的底物；(2)将预处理底物、纤维素水解酶和水混合，调节pH，酶解；(3)向步骤(2)获得的混合液接种酿酒酵母，发酵，从发酵开始，补加底物、纤维素水解酶和酿酒酵母，得到富含乙醇的发酵液体；所述酿酒酵母的保藏编号为CGMCC N0.6634。本发明的方法可以在抑制剂存在的条件下进行发酵生产乙醇。菌株的流加可以降低高固含量发酵时抑制物的浓度，改善菌株的活性，使乙醇产量提高。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细阐述。其中如无特殊说明本发明使用的酿酒酵母为SyBE005，已于2012年9月27日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，其保藏编号为CGMCC No 6634，建议的分类名为:酿酒酵母Saccharomyces Cerevisiae0并已存活。保藏地址为北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研宄所，邮政编码100101，电话010-64807355。
[0025]实施例1:一种发酵生产乙醇的方法，包括如下步骤:
[0026](I)将小麦秸杆按质量比为1:10的比例浸于质量分数为2.0%稀硫酸中，在175°C，进行浸泡预处理5min，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物；
[0027](2)将底物、纤维素水解酶和水按比例为30g:15FPU:60g混合，调节pH至5.5，进行酶解，酶解12h ；
[0028](3)无菌操作，向步骤(2)获得的混合液接种酿酒酵母，使浓度为4g/L，进行同步糖化共发酵，在30°C，150rpm条件下，发酵96h，固液分离，得到富含乙醇的发酵液体；发酵液体最终乙醇浓度为5.2g/L。
[0029]实施例2:
[0030]一种发酵生产乙醇的方法，包括如下步骤:
[0031](I)将小麦秸杆按质量比为1:2的比例浸于质量分数为2.5%稀硫酸中，在170°C，进行浸泡预处理3min，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物；
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