方法，包括如下步骤:
(1)对木质纤维素原料玉米秸杆玉米秸杆进行稀酸蒸汽爆破组合预处理，获得预处理原料；
(2)将预处理原料、纤维素酶、水和甘油加入到酶解罐中进行预酶解，控制酶解体系的干物质浓度为5wt%;控制酶解时间为8h;预酶解的pH为4.5;预酶解的温度为62°C ;甘油加入量为0.02g/L;所述的纤维素酶的加入量使得纤维素酶与预处理原料中纤维素的比例为5IU/g纤维素；
(3)预酶解后料液打入到发酵罐中，加入丁醇发酵菌株进行同步糖化发酵;同步糖化发酵是指预酶解后残余纤维素在发酵葡萄糖产丁醇的同时继续被水解的过程;所述的丁醇发酵菌种为丙酮丁醇羧菌ATCC824，培养温度优选36°C ;丁醇发酵菌种子液的接种量为I v%，预酶解后加入氢氧化钙调节pH为6，丁醇发酵菌种利用预处理和预酶解阶段产生的自由糖生长，同时pH开始下降，最后稳定在4.5，进入到同步糖化发酵，控制发酵温度为36°C，发酵时间为96h;同步糖化发酵体系中加入氮源，氮源选自酵母膏，氮源加入量为体系总质量的
0.02 wt%0
[0031](4)发酵液打入到精馏装置分离丁醇，及丙酮和乙醇副产物。
[0032]实施例3
本发明木质纤维素高温酶解与发酵产丁醇方法，包括如下步骤:
(1)对木质纤维素原料玉米秸杆玉米秸杆进行稀酸蒸汽爆破组合预处理，获得预处理原料；
(2)将预处理原料、纤维素酶、水和甘油加入到酶解罐中进行预酶解，控制酶解体系的干物质浓度为15wt%;控制酶解时间为48h;预酶解的pH为5.5;预酶解的温度为62°C ;甘油加入量为0.20 g/L;所述的纤维素酶的加入量使得纤维素酶与预处理原料中纤维素的比例为25IU/g纤维素;
(3)预酶解后料液打入到发酵罐中，加入丁醇发酵菌株进行同步糖化发酵;同步糖化发酵是指预酶解后残余纤维素在发酵葡萄糖产丁醇的同时继续被水解的过程;所述的丁醇发酵菌种为拜氏羧菌NCHMB 8052，培养温度优选42°C ; 丁醇发酵菌种子液的接种量为5 v%，预酶解后加入氢氧化钙调节PH为8，丁醇发酵菌种利用预处理和预酶解阶段产生的自由糖生长，同时PH开始下降，最后稳定在5.0，进入到同步糖化发酵，控制发酵温度为42°C，发酵时间为48h ；同步糖化发酵体系中加入氮源，氮源选自蛋白胨，氮源加入量为体系总质量的0.2
Wt%o
[0033](4)发酵液打入到精馏装置分离丁醇，及丙酮和乙醇副产物。
[0034]实施例4
本发明木质纤维素高温酶解与发酵产丁醇方法，包括如下步骤:
(1)对木质纤维素原料玉米秸杆玉米秸杆进行稀酸蒸汽爆破组合预处理，获得预处理原料；
(2)将预处理原料、纤维素酶、水和甘油加入到酶解罐中进行预酶解，控制酶解体系的干物质浓度为10wt%;控制酶解时间为28h;预酶解的pH为5.0;预酶解的温度为58°C ;甘油加入量为0.1 g/L;所述的纤维素酶的加入量使得纤维素酶与预处理原料中纤维素的比例为15IU/g纤维素;
(3)预酶解后料液打入到发酵罐中，加入丁醇发酵菌株进行同步糖化发酵;同步糖化发酵是指预酶解后残余纤维素在发酵葡萄糖产丁醇的同时继续被水解的过程;所述的丁醇发酵菌种为丙酮丁醇羧菌ATCC824，培养温度优选39°C ; 丁醇发酵菌种子液的接种量为3 v%，预酶解后加入氢氧化钙调节pH为7，丁醇发酵菌种利用预处理和预酶解阶段产生的自由糖生长，同时pH开始下降，最后稳定在4.8，进入到同步糖化发酵，控制发酵温度为39°C，发酵时间为72h;同步糖化发酵体系中加入氮源，氮源选自酸解豆柏，氮源加入量为体系总质量白勺0.1 wt%0
[0035](4)发酵液打入到精馏装置分离丁醇，及丙酮和乙醇副产物。
[0036]实施例5
步骤(2)中，控制酶解时间为12h;预酶解的pH为4.8;预酶解的温度为56°C。其它步骤同实施例1。
[0037]实施例6
步骤(2)中，控制酶解时间为24h;预酶解的pH为5.2;预酶解的温度为60°C。其它步骤同实施例1。
[0038]本发明步骤(I)中的木质纤维素原料包括一切含纤维素的生物质原料，如秸杆、木肩、能源植物(如柳枝稷)和废纸等，优选为玉米秸杆。所述预处理方式可以采用一切可提高木质纤维素酶解性能的物理、化学和热化学技术，包括机械粉碎、辐射、微波、酸处理、碱处理、蒸汽爆破预处理和溶剂预处理，或上述方法的组合预处理等，优选采用稀酸蒸汽爆破组合预处理。
[0039]步骤(2)中加入的甘油可以提高纤维素酶耐受高温的能力，加入量为0.02-0.20
g/L。
[0040]步骤(2)中，控制酶解时间为8-48h，优选12-24h。酶解体系的干物质浓度为5wt%-15wt%。本发明干物质浓度是指可溶性固体和不可溶性固体质量之和与体系总质量的百分比。所述的纤维素酶采用一切可水解木质纤维素组分的酶蛋白或酶蛋白混合物，可在工厂在线生成纤维素酶，也可采用市售商品纤维素酶，如诺维信酶或者泽生酶。控制纤维素酶的加入量使得纤维素酶与预处理原料中纤维素的比例为5_25IU/g纤维素。预酶解的pH为4.5-5.5,优选为4.8-5.2；温度为54-62°C，优选为56-60V。
[0041]步骤(3)中的同步糖化发酵是指预酶解后残余纤维素在发酵葡萄糖产丁醇的同时继续被水解的过程。所述的丁醇发酵菌种采用目前已知的可利用木质纤维素原料发酵产丁醇的菌株，包括:丙酮丁醇羧菌ATCC824和拜氏羧菌NCMB 8052等，培养温度优选36-42°C。米用本领域常规的培养方式制备发酵菌种子液，种子液的接种量为I v%_5 v%。本发明中，预酶解后加入氢氧化钙调节pH为6-8，丁醇发酵菌种利用预处理和预酶解阶段产生的自由糖生长，同时PH开始下降，最后稳定在4.5-5.0，进入到同步糖化发酵，控制发酵温度为36-42°C，发酵时间为48-96h。同步糖化发酵体系中加入的氮源可选自酵母膏、蛋白胨、玉米浆、硫酸铵或尿素等中的一种或几种，优选酸解豆柏，加入量为体系总质量的0.02 wt%-0.2wt%。豆柏酸解采用本领域常规方法。
[0042]步骤(4)采用本领域常规方法对发酵液中的丁醇、丙酮和乙醇进行分离。
【主权项】
1.一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)对木质纤维素原料进行预处理，获得预处理原料； (2)将预处理原料、纤维素酶、水和甘油加入到酶解罐中进行预酶解，控制酶解体系的干物质浓度为5wt%-15wt%;控制酶解时间为8-48h;预酶解的pH为4.5-5.5;预酶解的温度为54-62 °C； (3)预酶解后料液打入到发酵罐中，加入丁醇发酵菌株进行同步糖化发酵； (4)发酵液打入到精馏装置分离丁醇，及丙酮和乙醇副产物。2.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(I)中，木质纤维素原料优选为玉米秸杆;所述预处理方式优选采用稀酸蒸汽爆破组合预处理。3.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(2)中，甘油加入量为0.02-0.20 g/Lo4.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(2)中，控制酶解时间优选为12-24h;预酶解的pH优选为4.8-5.2;预酶解的温度优选为56-60。。。5.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(2)中，所述的纤维素酶的加入量使得纤维素酶与预处理原料中纤维素的比例为5-25IU/g纤维素。6.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(3)中，同步糖化发酵是指预酶解后残余纤维素在发酵葡萄糖产丁醇的同时继续被水解的过程。7.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(3)中，所述的丁醇发酵菌种包括:丙酮丁醇羧菌ATCC824和拜氏羧菌NCHMB 8052，培养温度优选36-42°C;丁醇发酵菌种子液的接种量为I v%-5 v%，预酶解后加入氢氧化钙调节pH为6-8，丁醇发酵菌种利用预处理和预酶解阶段产生的自由糖生长，同时pH开始下降，最后稳定在4.5-5.0，进入到同步糖化发酵，控制发酵温度为36-42°(:，发酵时间为48-9611。8.根据权利要求1所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(3)中，同步糖化发酵体系中加入氮源，氮源可选自酵母膏、蛋白胨、玉米浆、硫酸铵、酸解豆柏或尿素等中的一种或几种，加入量为体系总质量的0.02 wt%-0.2 wt%09.根据权利要求8所述的一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，其特征在于步骤(3)中，氮源优选酸解豆柏。
【专利摘要】本发明公开了一种木质纤维素高温酶解发酵产丁醇的方法，包括：（1）对木质纤维素原料进行预处理，获得预处理原料；（2）将预处理原料、纤维素酶、水和甘油加入到酶解罐中进行预酶解，控制酶解体系的干物质浓度为5wt%-15wt%；（3）酶解后的料液打入到发酵罐中，加入丁醇发酵菌株进行同步糖化发酵；（4）发酵液打入到精馏装置分离丁醇，及丙酮和乙醇副产物。本发明在酶解体系中加入甘油，提高了纤维素酶耐受高温的能力，在高温条件下酶解纤维素酶的活性高，降低了纤维素酶的使用量，提高了木质纤维素的酶解效率，提高了经济性。
【IPC分类】C12P7/10, C12P19/14, C12R1/145, C12P7/16, C12P7/28
【公开号】CN105624211
【申请号】CN201610193266
【发明人】姚秀清, 郑文新, 赵艳锋
【申请人】辽宁石油化工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月30日