专利名称：一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法。
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是开发廉价的乙醇发酵原料。利用厨余垃圾进行乙醇的生产，具有资源二次利用和降低成本的双重优势。目前工业上使用的乙醇发酵微生物以酵母为主，运动发酵单胞菌由于其产乙醇速率快、耐酸耐乙醇、易进行基因改 造等特点，被用于淀粉和葡萄糖发酵产乙醇的研究，但是利用厨余垃圾产乙醇尚未见报道。
发明内容
本发明提供了一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法，本发明以运动发酵单胞菌为出发菌株，以厨余垃圾为发酵原料，发酵生产乙醇的新工艺。I. 一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法，，包括种子培养和发酵培养两步骤，其特征在于发酵时，接入10%种子培养液于发酵培养基，在发酵培养基中加入一定量的糖化酶，在一定温度下发酵一定时间，初始pH值7。2.步骤I所述的种子培养基为葡萄糖10%，酵母膏1%。磷酸二氢钾O. 1%，硫酸镁O. 1%，硫酸铵 O. 1%，pH 值 7，水 1000 ml。3.步骤I所述的发酵培养基称取100 g厨余垃圾，加如适当体积水调配含水率为82. 78%，装入250ml三角瓶，121°C灭菌15 min待用。4.步骤I所述的最佳固液比I :0. 5。5.步骤I所述的最佳发酵温度为37°C。6.步骤I所述的最佳糖化酶添加量为120 U/g07.步骤I所述的最佳发酵时间为50 h。为了克服传统发酵先糖化再发酵的缺点，本发明采用同步糖化发酵工艺，利用运动发酵单胞菌发酵厨余垃圾生产乙醇，在加酶对底物进行糖化作用的同时投加产乙醇的菌种，使糖化和发酵同时进行。由于酶水解底物生成的葡萄糖可以很快被微生物转化为乙醇，所以能在很大程度上解除葡萄糖的不断产生对酶的反馈抑制作用，同时降低基质浓度，起到了类似补料分批发酵的作用，有利于菌体生长。同时，本发明通过加入酶制剂来提高垃圾中淀粉等大分子有机物的降解效率，探讨应用细菌和酶制剂同步糖化发酵厨余垃圾生产乙醇的工艺条件为厨余垃圾处理寻找新的资源化途径。
图I糖化酶添加量对乙醇发酵的影响。
图2不同固液比对乙醇发酵的影响。图3不同温度比对乙醇发酵的影响。图4不同发酵时间比对乙醇发酵的影响。
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运动发酵单胞菌{Zymomonas mobilis 10225),由中国工业微生物菌种保藏中心保藏。实施例I
本实施案例说明不同糖化酶添加量对乙醇发酵的影响，糖化酶可以将淀粉类物质有效地转化为微生物可利用的糖。本发明所用糖化酶最适宜的糖化条件是PH 4-6，温度40-50°C。而乙醇发酵最适宜温度为37°C。虽然两者的适宜温度不同。但在37°C下进行同步糖化发酵。糖化促进乙醇发酵的效果已非常明显(图I)。不添加糖化酶时，乙醇浓度仅
16g/Ι，而添加120 U/g糖化酶时，乙醇浓度增加到52 g/L·说明在48h的同步糖化发酵中，糖化酶的作用已得以充分发挥。实施例2
本实施案例说明不同固液比对乙醇产量的影响，为探讨不同固液比对乙醇产量的影响，添加不同量水进行乙醇发酵，结果如图2所示。外加液体可以调节底物的含水率，如果外加液体过少，相当于增加了底物的浓度，提高了渗透压，会刺激副产物的生长，从而影响乙醇的发酵。此外，乙醇发酵是产物抑制型发酵，乙醇浓度达到4%就会产生一定的抑制，其生产的速率会减弱甚至停止。增大液体的用量，会使乙醇发酵液中的浓度降低，可以减弱产物抑制作用，但是会增加蒸馏的能耗，并 产生大量的乙醇废液，增加环境的压力，因此在乙醇发酵过程中选择适当的固液比十分重要。由图2可见，固液比为I :0. 5和I :0.75时，乙醇浓度较高，但是为减少蒸馏的能耗，选择I :0. 5为最佳固液比。实施例3
本实施案例说明不同发酵温度对乙醇产量的影响，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3所示。发酵温度37°C左右，乙醇浓度较高，还原糖的浓度也达到最低，证明37°C是乙醇发酵的最佳温度。在40°C时还原糖的浓度也比较低，但乙醇浓度并不理想，有可能在较高的温度下，细菌生长旺盛，迅速利用了底物，细菌生长量达到较高的浓度，但由于底物有限，微生物量又较大，造成细菌之间的竞争，因此较高的温度并没有体现出较好的乙醇产量。本试验确定37 °C为最佳温度。实施例4
本实施案例说明不同发酵时间对乙醇产量的影响，为探讨不同发酵时间对乙醇产量的影响，使用不同发酵时间进行乙醇发酵，结果如图4所示。由图4可见，发酵10 h以后，乙醇浓度增加显著，至50 h达到最高。发酵时间过短，糖化酶分解的还原糖过少.影响乙醇的产率；发酵时间过长,则增加了生产成本。本研究采用50 h作为发酵的最佳条件。
权利要求
1.ー种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取こ醇的方法，包括种子培养和发酵培养两步骤，其特征在于发酵时，接入10%种子培养液于发酵培养基,在发酵培养基中加入一定量的糖化酶，在一定温度下发酵一定时间，初始pH值7。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，种子培养基为葡萄糖10%，酵母膏1%，磷酸ニ氢钾0. 1%，硫酸镁0. 1%，硫酸铵0. 1%，pH值7，水1000 ml。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵培养基称取100g厨余垃圾，加如适当体积水调配含水率为82. 78%，装入250 mL三角瓶，121°C灭菌15 min待用。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在干，固液比I:0. 5。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵温度为37°C。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，糖化酶添加量为120U/g。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵时间为50h。
全文摘要
本发明提供了一种利用运动发酵单胞菌同步糖化发酵厨余垃圾制取乙醇的方法，本发明以运动发酵单胞菌为出发菌株，以厨余垃圾为发酵原料，发酵生产乙醇的新工艺。
文档编号C12P7/08GK102776241SQ20121031182
公开日2012年11月14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