專利名稱：一種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備乙醇的方法。
背景技術(shù)：
在化工領(lǐng)域中，乙醇(俗稱酒精)是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于化工、食品、飲料工業(yè)、軍工、日用化工和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，并且乙醇作為一種優(yōu)良的燃料(其燃燒值達到26900 kj/kg)，可以提高燃油品質(zhì)口]。如今，在發(fā)酵行業(yè)中，主要采用釀酒酵母生物轉(zhuǎn)
化生產(chǎn)乙醇。
木糖是一種五碳糖，是植物纖維素中半纖維素水解物的主要單糖之一，其含量占水解總糖量的30%左右，僅次于葡萄糖。充分利用木糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，能使纖維素原料的乙醇發(fā)酵的產(chǎn)量在原有的基礎(chǔ)上增加25%，因此木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇是決定植物纖維資源生產(chǎn)乙醇經(jīng)濟可行的關(guān)鍵因素之一。良好的木糖發(fā)酵菌株是解決木糖乙醇發(fā)酵問題的關(guān)鍵。傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵菌釀酒酵母只能利用葡萄糖不能利用木糖，基因工程改造后由于存在輔助因子失衡、代謝途徑關(guān)鍵酶活性低等問題，木糖利用率和乙醇產(chǎn)量均較低，還處于實驗室研究階段，不能達到工業(yè)化要求。因此對可代謝木糖的天然酵母的研究具有可行性和實用性。管囊酵母是代謝木糖的天然酵母菌之一，具備酵母菌的發(fā)酵特點，有一定實用價值，但目前研究多停留在單個因素上，缺少系統(tǒng)性和全面性。如Zhao等通過改變培養(yǎng)基中木糖和葡萄糖的比例，得到了管囊酵母1771發(fā)酵木糖產(chǎn)乙醇的最佳碳源組合，提高了木糖發(fā)酵能力。Sanchez等研究了發(fā)酵溫度對兩株管囊酵母K238和K313的影響，找到了兩株菌株各自的最適發(fā)酵溫度，乙醇產(chǎn)量達0.39 g /g(乙醇/還原糖)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備乙醇的方法，本發(fā)明以嗜鞣管囊酵母為出發(fā)菌株，以木糖為原料，研究了接種量、氮源、碳源和維生素對乙醇產(chǎn)量和還原糖利用率的影響。I.一種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備乙醇的方法，，包括種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)兩步驟，其特征在于發(fā)酵時，接入一定量的種子液到發(fā)酵培養(yǎng)基，300C，100 r/min搖床培養(yǎng)。2.步驟I所述的種子液的制備過程酵母接入種子培養(yǎng)基中，30°C培養(yǎng)24h，搖床轉(zhuǎn)速為160 r /m in。3.步驟I所述的發(fā)酵培養(yǎng)基木糖50 g /L，(NH4) 2S04 10 g/L，酵母粉2g/L，KH2PO4 2 g/L, MgSO4 I g/L。4.步驟2所述的種子培養(yǎng)基木糖20 g/L，蛋白胨20 g/L，酵母粉10 g/L。5. 步驟I所述的最佳接種量為6%。
6. 步驟3所述的最佳碳氮質(zhì)量比為10 :1。7.步驟3所述的當木糖與葡萄糖的比為2:1時乙醇產(chǎn)量為15. 27 g /L，提聞了近20%。8. 步驟3所述的維生素B3和B6作為生長因子添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，根據(jù)成本適量添加,可提高乙醇產(chǎn)量。本發(fā)明使用嗜鞣管囊酵母，通過對接種量、碳氮源和維生素等因素的研究，得出了最適發(fā)酵條件，提高了嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖產(chǎn)乙醇的能力。


圖I不同碳氮比管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響。圖2碳源對嗜鞣管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響。圖3維生素對嗜鞣管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響。其中
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具體實施例方式下面的實施例對本發(fā)明作詳細說明，但對本發(fā)明沒有限制。本發(fā)明所用的菌株為嗜鞣管囊酵母，購買于CICC，編號為CICC1770。實施例I
本實施案例說明接種量對嗜鞣管囊酵母木糖乙醇發(fā)酵的影響，挑取管囊酵母接入種子培養(yǎng)基培養(yǎng)后，以5%、10%、15%、20% (體積分數(shù))的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵結(jié)果如表I所示。在所取時間范圍內(nèi)，發(fā)酵60 h時乙醇產(chǎn)量最高，以60 h為發(fā)酵周期時15%的接種量最優(yōu)，但接種量在5% 15%之間變化時對發(fā)酵影響不大，當達到20%時，乙醇產(chǎn)量下降，說明接種量過高會影響菌體的生長，進而影響乙醇產(chǎn)量。但隨著發(fā)酵時間的延長，接種量對發(fā)酵的影響越小，到84 h時幾乎看不出不同接種量的差別。因此，綜合以上分析，接種量應(yīng)取10%為宜，以下發(fā)酵實驗均按此接種量接種。見表I。
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IOeO I I! 11 42!5e= I: ”4 II 2 Il 46c>°3Il I_ID 56_j ￠.:實施例2本實施案例說明碳源對嗜鞣管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響，選擇酵母膏、牛肉粉、玉米漿、蛋白胨、尿素、硫酸銨為氮源，考察氮源濃度對發(fā)酵的影響(由于碳源均為50 g/L，氮源濃度用碳氮(質(zhì)量)比來表示)，72 h取樣得出結(jié)果如圖I所示。由圖I可以看出，大多數(shù)氮源在10 1時乙醇含量達到最大，或是增長速度明顯放慢，氮源濃度過高時抑制乙醇的生成。實施例3
本實施案例說明碳源對嗜鞣管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響，保持總糖含量50 g/L不變，純木糖發(fā)酵培養(yǎng)基中以I :1、1 :2、1:3(葡萄糖與木糖質(zhì)量比)的比例添加葡萄糖，其他條件不變，發(fā)酵結(jié)果如圖2所示。在純木糖的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加一定量的葡萄糖會使乙醇產(chǎn)量增加。60 h時單獨使用木糖的乙醇產(chǎn)量為12.74 g/L，當木糖與葡萄糖的比為2 1時乙醇產(chǎn)量為15.32 g/L，提 高了近20%。從趨勢上看，在少量的添加葡萄糖對發(fā)酵有促進作用，但是添加量過多時葡萄糖的抑制作用就比較明顯了，會阻礙木糖代謝進而影響乙醇產(chǎn)量。實施例4
本實施案例說明維生素對嗜鞣管囊酵母木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的影響，以5種維生素為實驗對象，其他發(fā)酵條件不變，結(jié)果如圖3所示。通過和對照組的比較可見，大多數(shù)維生素會使乙醇產(chǎn)量上升，因為維生素是最為常見的輔酶之一，會促進某一部分代謝的進行，但整體效果并不明顯。維生素B3和B6相比之下效果較明顯，乙醇產(chǎn)量分別提高了 12. 9%和18. 5%，有一定的實用價值，當每一種維生素加入量增加時，乙醇產(chǎn)量也會有增加，因此，可以把維生素B3和B6作為生長因子添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，根據(jù)成本適量添加，可提高乙醇產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1.ー種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備こ醇的方法，包括種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)兩步驟，其特征在于發(fā)酵時，接入一定量的種子液到發(fā)酵培養(yǎng)基，300C，100 r/min搖床培養(yǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，種子液的制備過程酵母接入種子培養(yǎng)基中，30°C培養(yǎng)24 h，搖床轉(zhuǎn)速為160 r /m in。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基木糖50g /L, (NH4) 2S04 10g/L，酵母粉 2 g/L，KH2PO4 2 g/L，MgSO4 I g/し
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，種子培養(yǎng)基木糖20g/L，蛋白胨20 g/L，酵母粉10 g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，接種量為6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，碳氮質(zhì)量比為10:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當木糖與葡萄糖的比為2:1時こ醇產(chǎn)量為 15. 27 g /し
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，維生素B3和B6作為生長因子添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，根據(jù)成本適量添加，以提高こ醇產(chǎn)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用嗜鞣管囊酵母發(fā)酵木糖制備乙醇的方法，本發(fā)明以嗜鞣管囊酵母為出發(fā)菌株，以木糖為原料，研究了接種量、氮源、碳源和維生素對乙醇產(chǎn)量和還原糖利用率的影響。
文檔編號C12P7/10GK102776243SQ20121031173
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者石大勇 申請人:太倉同濟化工原料廠