专利名称：一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法。
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。柑橘为芸香科柑橘属植物，在我国种植广泛。2006年，我国柑橘年产量已高达1900万t。近年来，柑橘产量连年增加，出现了果农“卖橘难”的现象。而将柑橘进行深加 工(如榨汁、加工成罐头等)，是解决“卖橘难”问题的有效途径。柑橘皮是柑橘深加工的主要副产物，来源丰富。目前，大部分柑橘皮未被利用而直接丢弃，既浪费了资源又污染了环境。如何有效利用柑橘皮资源，对于提高柑橘加工业的经济效益以及减少环境污染都具有重要意义。目前，人们已从柑橘皮中提取了果胶、香精油、天然色素、橙皮苷和膳食纤维等有效成分。柑橘皮也被用来加工陈皮、罗丹皮和橘皮粉等食品。在柑橘皮中纤维素和半纤维素约占50% 60%，目前除提取膳食纤维外，尚未见其它用途的报道。以柑橘皮中纤维质原料生产生物燃料乙醇，是实现柑橘皮资源有效利用的一条重要途径。纤维素是由D-葡萄糖通过β_1，4糖苷键连接而成的链状高分子化合物，水解后的产物是葡萄糖，可被酿酒酵母cererisiae)发酵生产乙醇。与纤维素不同，半纤维素是由两种或两种以上的单糖组成的不均一高聚糖，主要组成单糖是木糖。半纤维素能被木聚糖酶(EC. 3.2. I. 8)水解，得到的木糖不能被酿酒酵母发酵，从而影响了乙醇的产量。有研究表明，如能以植物纤维质原料中的木糖发酵生产乙醇，可使纤维质原料乙醇发酵的产量增加25%，从而降低乙醇生产的成本。可发酵木糖大量生产乙醇的酵母菌主要有嗜鞣管囊酵母{Pachysolen树干毕赤酵母(/YcAia stipitis)等。
发明内容
本发明提供了一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法，本发明以嗜鞣管囊酵母为出发菌株，以柑橘皮水解液为原料，对乙醇的发酵条件进行了优化。I. 一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法，包括种子培养和发酵培养两步骤，其特征在于发酵时，将嗜鞣管囊酵母种子液接种柑橘皮水解液发酵培养基，考察接种量、摇床转速、温度、PH等工艺条件对嗜鞣管囊酵母发酵产乙醇的影响。2.步骤I所述的种子液的制备过程将嗜鞣管囊酵母斜面菌种接入液体种子培养基中，设定温度28°C，摇床转速150 r/min，自然pH，培养72 h。3.步骤I所述的发酵培养基取2. 5g酵母提取物，5g KH2PO4, 2 g (NH4) 2S04,0. 4g MgSO4 ·7Η20，加入柑橘皮水解液定容至I L，121°C灭菌20 min，制得柑橘皮水解液发酵培养基。4.步骤2所述的种子培养基5° Β 麦芽汁培养基。5.步骤3所述的柑橘皮水解液的制备方法为剥取皮经60°C烘干24 h，粉碎机粉碎。称取70 g柑橘皮粉末，加水至I L，加入O. 7%木聚糖酶，60°C、pH 6.0，摇床转速50 r/min,水解20 h, 4 000 r/min离心15 min,收集上清液。6.步骤I所述的最佳接种量为6%。7.步骤I所述的最佳转速150 r/min。
8.步骤I所述的最佳温度为28°C。9.步骤I所述的最佳pH值为5. O。本发明旨在研究嗜鞋管囊酵母及ia/woMHiAs)利用柑橘皮半纤维素水解液发酵生产乙醇的可行性，并对发酵工艺条件进行研究。
图I接种量对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响。图2摇床转速对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响。图3温度对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响。图4 pH对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响。
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嗜鞣管囊酵母，购买于CICC，编号为CICC1770。实施例I
本实施案例说明接种量对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，温度28 °C，摇床转速150 r/min, pH 4. 25，培养时间20 h，接种量分别为3%、6%、9%、12%、15%，对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，如图I所示。由图I所知，当接种量为6%时，细胞利用柑橘皮半纤维素水解液发酵生产乙醇的转化率最高，0.322 g乙醇/g木糖。当接种量过低时，由于没有足够的酵母细胞进行发酵生产，所以培养基中的木糖未得到充分利用，影响乙醇得率；当接种量过高时，培养基中的木糖既要满足菌体生长需要，又要用于生产乙醇，导致乙醇得率下降。实施例2
本实施案例说明摇床转速对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，接种量6%，温度28 V，pH4. 25，培养时间20 h，摇床转速分别为50、100、150、200和250 r/min，对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，如图2所示。摇床转速主要影响发酵过程中氧气的供给量，进而影响到菌体的生长繁殖和产物生成。随着摇床转速的增加，发酵液中的菌体获得的氧气也增加。当摇床转速为150 r/min时，乙醇得率达到最大，O. 375 g乙醇/g木糖；当摇床转速继续增加时，乙醇得率却开始降低。当摇床转速高于200 r/min时,氧气的供应充分,木糖主要用于菌体的生长,而导致乙醇的生成减少。当摇床转速为150 r/min时，菌体正好处于半好氧或限氧状态，有利于乙醇的累。实施例3
本实施案例说明温度对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，接种量6%，摇床转速150 r/min, pH 4. 25，培养时间20 h，温度分别为24、28、32、36、40°C，对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，如图3所示。由图3可以看出，随着温度的升高，乙醇得率逐渐提高，当温度28°C时，乙醇得率最高，O. 375 g乙醇/g木糖。乙醇是生长偶联型产物，嗜鞣管囊酵母的最适生长温度28°C，过低或过高的温度都会影响细胞的生长，进而影响乙醇的得率。实施例4
本实施案例说明PH对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，接种量6%，摇床转速150 r/min,温度28°C，培养时间20 h，初始pH分别为3. 5,4. 0,4. 5,5. O和5. 5，对嗜鞣管囊酵母乙醇发酵的影响，如图4所示。由图4可以看出，嗜鞣管囊酵母适于在pH 4. O 5. O的酸性环境中生长，并生产乙醇。经测定，发酵结束时发酵液PH约下降O. 25。在pH 5. O时，乙醇得率最高，O. 391 g乙醇/g木糖，发酵液中乙醇的产量10. 2 mg/mL。酵母木糖代谢产生乙醇的理论得率为O. 46g乙醇/g木糖，本实验结果是理论得率的84. 6%。
权利要求
1.一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法，包括种子培养和发酵培养两步骤，其特征在于发酵时，将嗜鞣管囊酵母种子液接种柑橘皮水解液发酵培养基，考察接种量、摇床转速、温度、PH等工艺条件对嗜鞣管囊酵母发酵产乙醇的影响。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，种子液的制备过程将嗜鞣管囊酵母斜面菌种接入液体种子培养基中，设定温度28°C，摇床转速150 r/min，自然pH，培养72 h。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵培养基取2.5g酵母提取物，5gKH2PO4, 2 g (NH4) 2S04,0.4 g MgSO4 *7H20，加入柑橘皮水解液定容至 I L，121°C灭菌 20 min,制得柑橘皮水解液发酵培养基。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,种子培养基5°B6麦芽汁培养基。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于柑橘皮水解液的制备方法为，剥取皮经60°C烘干24 h，粉碎机粉碎；称取70 g柑橘皮粉末，加水至I L，加入0. 7%木聚糖酶，60°C、pH 6.0,摇床转速50 r/min,水解20 h, 4 000 r/min离心15 min,收集上清液。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，接种量为6%。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，转速150r/min。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，温度为28°C。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，pH值为5.O。
全文摘要
本发明提供了一种利用嗜鞣管囊酵母发酵柑橘皮水解液制备乙醇的方法，本发明以嗜鞣管囊酵母为出发菌株，以柑橘皮水解液为原料，对乙醇的发酵条件进行了优化。
文档编号C12R1/645GK102808001SQ20121031181
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者石大勇 申请人:太仓同济化工原料厂