专利名称：一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法。
背景技术：
在化工领域中，乙醇(俗称酒精)是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、食品、饮料工业、军工、日用化工和医药卫生等领域，并且乙醇作为一种优良的燃料(其燃烧值达到26900 kj/kg)，可以提高燃油品质口]。如今，在发酵行业中，主要采用酿酒酵母生物转
化生产乙醇。
以生物质资源为原料，发酵法生产的燃料乙醇作为可再生清洁能源，对于缓解当前石油资源严重短缺及生态环境恶化的双重危机具有十分重要的意义。然而，现有的乙醇发酵生产技术中，原料的转化率和产物的得率都较低，高昂的生产成本严重制约了燃料乙醇工业的发展。因此，对传统乙醇发酵工艺进行改造，开发低成本乙醇生产新技术，以适应燃料乙醇产业发展的需要显得尤为迫切。SSF (simultaneous Sacchrification and Fermentation)法主要是提高酶催化水解的一种尝试，即葡萄糖一经产生，即发酵成乙醇，不断移去葡萄糖，提高酶催化水解速率，防止糖积累和产物抑制。这样，除能降低产物抑制外，还能产生较高的乙醇浓度，消除昂贵反应和分离设备，降低成本，降低不能取得单个水解和发酵的酶载体要求。利用植物纤维发酵生产乙醇已经研究了 20多年，国外学者对麦杆、蔗渣、水稻秸杆等进行了广泛研究。Badal C.等人用稀酸预处理麦杆，采用SSF法得到乙醇浓度为17. Og/L。祝盛东(音译)等人用微波和碱液预处理水稻秸杆，采用SSF法得到乙醇浓度为25. 8g/L。Kumari (美国)用木霉QM9414和酵母菌NCM3288的原生质体融合株M62发酵滤纸纤维素，乙醇产率为19. lg/L。Lark(英国)研究了用废纸(浓度为190 g/L)生产乙醇，发酵终浓度为35 g/L。国内对玉米秸杆的研究较为广泛，但大多是采用诱变、融合后的菌株或混菌发酵，发酵方法大多采用液态发酵法。张继泉等利用奥默毕赤氏酵母对稀硫酸预处理的玉米秸杆进行液态SSF发酵，乙醇产率为O. 327g/g。
发明内容
本发明提供了一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法。I. 一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法，其特征在于发酵时，按一定体积分数的接种量将种子液接入发酵培养基中，同时加入一定量的纤维素酶，在一定温度下发酵一定的时间。2.步骤I所述的种子液的制备过程从刚转接好的新鲜斜面上挑取一环菌种，接Λ 50 mL种子培养基中，置于摇床上在30°C、160 r/min，振荡培养24 h。3.步骤I所述的发酵培养基(g/L):酵母膏5、蛋白陈5、(NH4)2SO4 2、KH2PO4 I、MgSO4. 7H20 0. 3。4.步骤2所述的种子培养基(g/L):葡萄糖20、酵母粉10、蛋白胨20。5.步骤I所述的最佳发酵温度为40°C。6.步骤I所述的纤维素酶的最佳用量为25 U/g。7.步骤I所述的最佳接种量为9%。8.步骤I所述的最佳发酵时间为72 ho本发明的有益效果在于本发明以热带假丝酵母为出发菌株，通过同步糖化发酵
(SSF)纤维素生产乙醇的最佳工艺参数
图I发酵温度对SSF产乙醇的影响。图2纤维素酶对SSF产乙醇的影响。图3接种量对SSF产乙醇的影响。图4发酵时间对SSF产乙醇的影响。
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热带假丝酵母，购买于ACCC，编号为ACCC20004。实施例I
本实施案例说明发酵温度对SSF产乙醇的影响，按6%(v/v)的接种量接种于发酵培养基，酶用量15 U/g底物的SSF发酵培养基中，分别在32°C、34°C、36°C、38°C、40°C、42°C、44°C、46°C下培养72 h后测定各锥形瓶的重量，计算CO2失重量。结果如图I所示。由图I可见，随着发酵温度的增加，CO2失重量开始呈线性上升趋势，这是因为温度提高有助于酶解，但却不利于酵母的生长，因此当温度达到40°C后，CO2失重量不再上升而趋于平缓，温度40°C左右是酶解得糖和乙醇转化的最佳温度。实施例2
本实施案例说明纤维素酶对SSF产乙醇的影响，按6%(v/v)的接种量接种于发酵培养基，酶用量分别为10 U/g、15 U/g,20 U/g、25 U/g,30 U/g、35 U/g底物的SSF发酵培养基中，40°C，培养72 h后测定各锥形瓶的重量，计算CO2失重量，结果如图2所示。如图2可知，酶用量在10-15 U/g之间时，CO2失重量较少；在15-25 U/g之间时，随着酶用量的增加，CO2失重量不断提高；酶用量为25 U/g时，CO2失重量最大，说明此时乙醇产率较高；酶用量再提高，CO2失重量有所下降。可能是由于酶用量的加大，使还原糖的含量快速提高，从而抑制了乙醇的产量。因此，酶用量为25 U/g左右时，乙醇产率较高。实施例3
本实施案例说明接种量对SSF产乙醇的影响，分别按3%、6%、9%、12%、15%、18%、21%(v/V)的接种量接种于发酵培养基，酶用量25 U/g底物的SSF发酵培养基中，40°C，培养72 h后测定各锥形瓶的重量，计算CO2失重量，结果如图2所示。如图可见3，接种量在3%_9%时，随着接种量的增加，CO2失重量也不断增加，接种量为9%时，达到最大值，随后有所降低，可能由于接种量的增加引起菌种之间对营养的竞争，从而使乙醇产率减少。实施例4
本实施案例说明发酵时间对SSF产乙醇的影响，按9%(v/v)的接种量接种于发酵培养基，酶用量分别为25U/g底物的SSF发酵培养基中，40°C，分别在培养24 h、36h，48 h、60 h、72 h、84 h后取出一瓶测定锥形瓶的重量,计算CO2失重量。结果如图4所示。由图4可见，随着时间的延长，CO2失重量不断增加，72 h时达到最大，随后趋于平缓，可能与纤维素酶的消耗和菌株的老化有关。因此，72 h为SSF产乙醇的最佳发酵时间。
权利要求
1.一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法，其特征在于发酵时，按一定体积分数的接种量将种子液接入发酵培养基中，同时加入一定量的纤维素酶，在一定温度下发酵一定的时间。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，种子液的制备过程从刚转接好的新鲜斜面上挑取一环菌种，接入50 mL种子培养基中，置于摇床上在30°C、160 r/min，振荡培养24h0
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵培养基酵母膏5g/L、蛋白陈5 g/L、(NH4)4SO4 2 g/L、KH2PO4 I g/L、MgSO4. 7H20 O. 3 g/L。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，种子培养基葡萄糖20g/L、酵母粉10 g/L、蛋白胨20 g/L。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵温度为40°C。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，纤维素酶的用量为25U/g。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，接种量为9%。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵时间为72h。
全文摘要
本发明提供了一种利用热带假丝酵母同步糖化发酵纤维素制备乙醇的方法，本发明以热带假丝酵母为出发菌株，通过同步糖化发酵(SSF)纤维素生产乙醇的最佳工艺参数。
文档编号C12P7/10GK102851326SQ20121030454
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