一种葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法技术

本发明专利技术属于纤维乙醇生产的技术领域，具体涉及一种利用葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法。包括以下步骤（1）菌种选择（2）斜面培养（3）种子培养（4）种子扩培（5）发酵培养（6）直接取步骤（5）获得的发酵液蒸馏获得乙醇。本发明专利技术以广泛采用的蒸汽爆破预处理工艺所得物料酶解液为培养基，在对五碳糖酵母菌株定向抗逆性及发酵性能驯化基础上，利用该菌株进行乙醇发酵，在高浓度乙酸、糠醛环境下，同步发酵葡萄糖木糖生产乙醇，葡萄糖利用率达99.5%以上，木糖利用率达70%以上，乙醇得率达理论值的85%，有效提高了原料利用率及乙醇得率。提高了原料利用率及乙醇得率。

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法


[0001]本专利技术属于纤维乙醇生产的
，具体涉及一种利用葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法。

技术介绍

[0002]随着人类对环境保护和再生资源有效利用的重视，发展可再生能源已成为全球的共识。我国作为世界上第二大能源消费国，能源结构以煤为主，大量使用化石能源给环境造成了巨大压力，大力发展可再生能源可以在一定程度上缓解对环境的压力。据报道，全世界每年秸秆产量约为29亿吨，其中玉米秸秆占35%，小麦秆占21%，稻草占19%。全世界农作物秸秆有66%直接还田或作为生活能源而被烧掉，不仅造成能源的浪费，同时造成环境污染。而以农林废弃物秸秆等纤维质物料为原料生产乙醇等液体燃料，具有不与人畜争粮、不与粮林争地的特点，同时缓解环境污染，是未来解决环境问题、减少二氧化碳排放的重要举措。
[0003]纤维素质类原料，特别是木质纤维素主要有纤维素、半纤维素、木质素三大类物质组成，三者含量大致分别为30-40%、20-30%、10-25%；通常利用纤维质原料生产乙醇过程中以纤维素水解产物葡萄糖利用最为广泛，而对于半纤维素水解产生的木糖、阿拉伯糖等利用较少，主要在于传统的乙醇发酵菌株是酿酒酵母其乙醇耐受力强、产量高、纤维质原料水解液中抑制物抗逆性强，但却不能发酵木糖生产乙醇，致使原料利用率较低，乙醇得率低，相应增加了纤维质乙醇的生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对纤维质乙醇生产过程中木糖未有效利用的技术难题，提供一种葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法，提高秸秆原料生产乙醇原料转化率，提高乙醇得率。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是提出一种葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法，包括以下步骤：（1）菌种选择：选用经定向驯化的嗜鞣管囊酵母菌株（Pachysolen tannophilus)；（2）斜面培养：取上述嗜鞣管囊酵母菌株1-2环，接种至改良后的含琼脂1.5-2.0%YPD培养基，该培养基含重量百分比的：1%酵母膏，1%蛋白胨，1%葡萄糖，2%木糖，30-32℃培养36-48h；（3）种子培养：将经步骤（2）斜面培养后的嗜鞣管囊酵母菌株挑取1-2环，接种至含重量百分比2-4%葡萄糖、3-5%木糖的麦芽汁培养基，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h；（4）种子扩培：以5-15%接种量将步骤（3）中种子转接至1000ml-2000ml扩培培养基Ⅲ，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h，所述种子扩培培养基由秸秆蒸汽爆破物料酶解液，重量百分比为1.0-2.0%的麸皮，重量百分比为0.5-1.0%的酵母粉组成，所述秸秆蒸汽爆破物料酶解液由重量百分比为4-6%葡萄糖，2-4%木糖，甲酸、乙酸、糠醛组成；（5）发酵培养：以8-15%接种量，将步骤（4）中的种子接种至发酵培养基，发酵培养基组
成为含重量百分比10-14%葡萄糖，重量百分比4-6%木糖蒸汽爆破物料酶解液，培养条件32-35℃，转速100-300rpm，利用0.5mol氢氧化钠调节pH4.5-5.0，培养60-72h后获得发酵液；（6）直接取步骤（5）获得的发酵液蒸馏获得乙醇。
[0006]进一步地，所述步骤（1）中的嗜鞣管囊酵母菌株为不断定向驯化获得的五碳糖酵母菌株， 原始菌株可市售获得。
[0007]进一步地，所述步骤（3）、(4)中培养时间优选16-18h。
[0008]进一步地，所述步骤（5）中接种量优选10-12%，培养温度优选32-34℃，转速优选150-250rpm。
[0009]进一步地，所述步骤（4）、（5）中蒸汽爆破条件为：蒸汽压力1.0-1.2Mpa，作用时间10-15min。
[0010]进一步地，步骤（4）、（5）中酶解液制备：蒸汽爆破后的物料控制固形物含量25-33%，添加一定量复合酶，50mg/L青霉素，50
±
1℃，ph4.8-5.0条件下水解48-60h。
[0011]本专利技术以广泛采用的蒸汽爆破预处理工艺所得物料酶解液为培养基，在对五碳糖酵母菌株定向抗逆性及发酵性能驯化基础上，利用该菌株进行乙醇发酵，在高浓度乙酸、糠醛环境下，同步发酵葡萄糖木糖生产乙醇，葡萄糖利用率达99.5%以上，木糖利用率达70%以上，乙醇得率达理论值的85%，有效提高了原料利用率及乙醇得率。本专利技术于现有技术相比葡萄糖木糖同时利用，有效提高木糖利用率，达70%以上。
具体实施方式
[0012]本专利技术所述五碳糖酵母菌株驯化方式（1）以原始酵母菌株为出发菌株，接种于改良后的YPD斜面培养基活化培养；（2）挑取步骤1中的菌株，稀释后涂布于含有葡萄糖木糖平板筛选培养基培养；（3）挑取步骤2中单菌落涂布于含有葡萄糖木糖蒸汽爆破物料酶解液的平板筛选培养基，（4）挑取步骤3中单菌落涂布于含有葡萄糖木糖蒸汽爆破物料酶解液的斜面培养基，继代培养，传代10次，每传1代，进行液体种子扩培，随后进行发酵培养，确定菌株发酵性能。
[0013]（5）将步骤4中经传代10次获得的菌株，保藏，作为葡萄糖木糖共发酵优选菌株。
[0014]其中，步骤1所述培养基组成：葡萄糖1%，木糖1%，琼脂1.8%。培养温度30-32℃；步骤2所述培养基组成：葡萄糖1%，木糖2%，琼脂1.6%，其余为自来水；培养温度30-32℃；步骤3所述培养基组成：秸秆蒸汽爆破物料酶解液，琼脂1.8%；培养温度30-32℃。秸秆蒸汽爆破物料酶解液成分：葡萄糖2%，木糖1%，甲酸、乙酸、糠醛等其他未知成分。培养温度30-32℃；步骤4所述培养基组成：斜面培养基，秸秆蒸汽爆破物料酶解液，琼脂1.8%秸秆蒸汽爆破物料酶解液成分：葡萄糖2%，木糖1%，甲酸、乙酸、糠醛等其他未知成分。培养温度30-32℃；种子扩培培养基：秸秆蒸汽爆破物料酶解液，麸皮1%，酵母粉0.5%；秸秆蒸汽爆破物料酶解液成分：葡萄糖4%，木糖2%，甲酸、乙酸、糠醛等其他未知成分，培养温度32-34℃，转速100-150rpm；发酵培养基：葡萄糖8%，木糖4%，甲酸、乙酸、糠醛，培养温度32-34℃，转速100-120rpm。
[0015]实施例2 葡萄糖木糖共发酵生产乙醇，方法如下：（1）斜面培养：取嗜鞣管囊酵母菌株1环，接种至改良后含琼脂1.8%YPD培养基（酵母膏
1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，木糖2%），30℃培养42h（2）种子培养：将步骤1中菌株挑取1环，接种至含2%葡萄糖、3%木糖的麦芽汁培养基，30℃，转速100rpm，培养18h。
[0016]（3）种子扩培：以8%接种量将步骤2中种子转接至1500ml扩培培养基，30℃，转速120rpm，培养18h。培养基成分为含2%葡萄糖，4%木糖，0.5%酵母粉，2.0%麸皮秸秆蒸汽爆破物料酶解液。
[0017]（4）发酵培养：以10%接种量，将步骤3中的种子接种至发酵培养基，发酵培养基组成为含10%葡萄糖，4%木糖蒸汽爆破物料酶解液，培养条件32℃，转速100rpm，利用0.5mol氢氧化钠调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖木糖共发酵生产乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）菌种选择：选用经定向驯化的嗜鞣管囊酵母菌株；（2）斜面培养：取上述嗜鞣管囊酵母菌株1-2环，接种至改良后的含琼脂1.5-2.0%YPD培养基，该培养基含重量百分比的：1%酵母膏，1%蛋白胨，1%葡萄糖，2%木糖，30-32℃培养36-48h；（3）种子培养：将经步骤（2）斜面培养后的嗜鞣管囊酵母菌株挑取1-2环，接种至含重量百分比2-4%葡萄糖、3-5%木糖的麦芽汁培养基，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h；（4）种子扩培：以5-15%接种量将步骤（3）中种子转接至1000ml-2000ml扩培培养基Ⅲ，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h，所述种子扩培培养基由秸秆蒸汽爆破物料酶解液，重量百分比为1.0-2.0%的麸皮，重量百分比为0.5-1.0%的酵母粉组成，所述秸秆蒸汽爆破物料酶解液由重量百分比为4-6%葡萄糖，2-4%木糖，甲酸、乙酸、糠醛组成；（5）发酵培养：以8-15%接种量，将步骤（4）中的种子接种至发酵培养基，发酵培养基组成为含重量百分比10-14%葡萄糖，重量百分比4-6%木糖蒸汽爆破物料酶解液，培养条件32-...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎振丽，王铎，薛宝，龚蔺，
申请(专利权)人：河南天冠纤维乙醇有限公司，
类型：发明
国别省市：