包括如下步驟:
(1)對(duì)木質(zhì)纖維素原料玉米秸桿玉米秸桿進(jìn)行稀酸蒸汽爆破組合預(yù)處理，獲得預(yù)處理原料；
(2)將預(yù)處理原料、纖維素酶、水和木糖醇加入到酶解罐中進(jìn)行預(yù)酶解，控制酶解體系的干物質(zhì)濃度為5wt%;控制酶解時(shí)間為8h;預(yù)酶解的pH為4.5;預(yù)酶解的溫度為62°C ;木糖醇加入量為0.05 g/L;所述的纖維素酶的加入量使得纖維素酶與預(yù)處理原料中纖維素的比例為5IU/g纖維素；
(3)預(yù)酶解后料液打入到發(fā)酵罐中，加入丁醇發(fā)酵菌株進(jìn)行同步糖化發(fā)酵;同步糖化發(fā)酵是指預(yù)酶解后殘余纖維素在發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)丁醇的同時(shí)繼續(xù)被水解的過程;所述的丁醇發(fā)酵菌種為丙酮丁醇羧菌ATCC824，培養(yǎng)溫度優(yōu)選36°C ;丁醇發(fā)酵菌種子液的接種量為I v%，預(yù)酶解后加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH為6，丁醇發(fā)酵菌種利用預(yù)處理和預(yù)酶解階段產(chǎn)生的自由糖生長(zhǎng)，同時(shí)pH開始下降，最后穩(wěn)定在4.5，進(jìn)入到同步糖化發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為36°C，發(fā)酵時(shí)間為96h;同步糖化發(fā)酵體系中加入氮源，氮源選自酵母膏，氮源加入量為體系總質(zhì)量的0.02 wt%0
[0031](4)發(fā)酵液打入到精餾裝置分離丁醇，及丙酮和乙醇副產(chǎn)物。
[0032]實(shí)施例3
本發(fā)明木質(zhì)纖維素高溫酶解與發(fā)酵產(chǎn)丁醇方法，包括如下步驟:
(1)對(duì)木質(zhì)纖維素原料玉米秸桿玉米秸桿進(jìn)行稀酸蒸汽爆破組合預(yù)處理，獲得預(yù)處理原料；
(2)將預(yù)處理原料、纖維素酶、水和木糖醇加入到酶解罐中進(jìn)行預(yù)酶解，控制酶解體系的干物質(zhì)濃度為15wt%;控制酶解時(shí)間為48h;預(yù)酶解的pH為5.5;預(yù)酶解的溫度為62°C ;木糖醇加入量為0.30 g/L;所述的纖維素酶的加入量使得纖維素酶與預(yù)處理原料中纖維素的比例為25IU/g纖維素；
(3)預(yù)酶解后料液打入到發(fā)酵罐中，加入丁醇發(fā)酵菌株進(jìn)行同步糖化發(fā)酵;同步糖化發(fā)酵是指預(yù)酶解后殘余纖維素在發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)丁醇的同時(shí)繼續(xù)被水解的過程;所述的丁醇發(fā)酵菌種為拜氏羧菌NCHMB 8052，培養(yǎng)溫度優(yōu)選42°C ; 丁醇發(fā)酵菌種子液的接種量為5 v%，預(yù)酶解后加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH為8，丁醇發(fā)酵菌種利用預(yù)處理和預(yù)酶解階段產(chǎn)生的自由糖生長(zhǎng)，同時(shí)PH開始下降，最后穩(wěn)定在5.0，進(jìn)入到同步糖化發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為42°C，發(fā)酵時(shí)間為48h ；同步糖化發(fā)酵體系中加入氮源，氮源選自蛋白胨，氮源加入量為體系總質(zhì)量的0.2
Wt%o
[0033](4)發(fā)酵液打入到精餾裝置分離丁醇，及丙酮和乙醇副產(chǎn)物。
[0034]實(shí)施例4
本發(fā)明木質(zhì)纖維素高溫酶解與發(fā)酵產(chǎn)丁醇方法，包括如下步驟:
(1)對(duì)木質(zhì)纖維素原料玉米秸桿玉米秸桿進(jìn)行稀酸蒸汽爆破組合預(yù)處理，獲得預(yù)處理原料；
(2)將預(yù)處理原料、纖維素酶、水和木糖醇加入到酶解罐中進(jìn)行預(yù)酶解，控制酶解體系的干物質(zhì)濃度為10wt%;控制酶解時(shí)間為28h;預(yù)酶解的pH為5.0;預(yù)酶解的溫度為58°C ;木糖醇加入量為0.16 g/L;所述的纖維素酶的加入量使得纖維素酶與預(yù)處理原料中纖維素的比例為15IU/g纖維素；
(3)預(yù)酶解后料液打入到發(fā)酵罐中，加入丁醇發(fā)酵菌株進(jìn)行同步糖化發(fā)酵;同步糖化發(fā)酵是指預(yù)酶解后殘余纖維素在發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)丁醇的同時(shí)繼續(xù)被水解的過程;所述的丁醇發(fā)酵菌種為丙酮丁醇羧菌ATCC824，培養(yǎng)溫度優(yōu)選39°C ; 丁醇發(fā)酵菌種子液的接種量為3 v%，預(yù)酶解后加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH為7，丁醇發(fā)酵菌種利用預(yù)處理和預(yù)酶解階段產(chǎn)生的自由糖生長(zhǎng)，同時(shí)pH開始下降，最后穩(wěn)定在4.8，進(jìn)入到同步糖化發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為39°C，發(fā)酵時(shí)間為72h;同步糖化發(fā)酵體系中加入氮源，氮源選自酸解豆柏，氮源加入量為體系總質(zhì)量白勺0.1 wt%0
[0035](4)發(fā)酵液打入到精餾裝置分離丁醇，及丙酮和乙醇副產(chǎn)物。
[0036]實(shí)施例5
步驟(2)中，控制酶解時(shí)間為12h;預(yù)酶解的pH為4.8;預(yù)酶解的溫度為56°C。其它步驟同實(shí)施例1。
[0037]實(shí)施例6
步驟(2)中，控制酶解時(shí)間為24h;預(yù)酶解的pH為5.2;預(yù)酶解的溫度為60°C。其它步驟同實(shí)施例1。
[0038]本發(fā)明步驟(I)中的木質(zhì)纖維素原料包括一切含纖維素的生物質(zhì)原料，如秸桿、木肩、能源植物(如柳枝稷)和廢紙等，優(yōu)選為玉米秸桿。所述預(yù)處理方式可以采用一切可提高木質(zhì)纖維素酶解性能的物理、化學(xué)和熱化學(xué)技術(shù)，包括機(jī)械粉碎、輻射、微波、酸處理、堿處理、蒸汽爆破預(yù)處理和溶劑預(yù)處理，或上述方法的組合預(yù)處理等，優(yōu)選采用稀酸蒸汽爆破組合預(yù)處理。
[0039]步驟(2)中加入的木糖醇可以提高纖維素酶耐受高溫的能力，加入量為0.05-0.30
g/L。
[0040]步驟(2)中，控制酶解時(shí)間為8-48h，優(yōu)選12-24h。酶解體系的干物質(zhì)濃度(可溶性固體和不可溶性固體質(zhì)量之和與體系總質(zhì)量的百分比，下同)為5wt%-15wt%。所述的纖維素酶采用一切可水解木質(zhì)纖維素組分的酶蛋白或酶蛋白混合物，可在工廠在線生成纖維素酶，也可采用市售商品纖維素酶，如諾維信酶或者澤生酶?？刂评w維素酶的加入量使得纖維素酶與預(yù)處理原料中纖維素的比例為5_25IU/g纖維素。預(yù)酶解的pH為4.5-5.5，優(yōu)選為4.8-5.2;溫度為54-62 °C，優(yōu)選為56-60 °C。
[0041]步驟(3)中的同步糖化發(fā)酵是指預(yù)酶解后殘余纖維素在發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)丁醇的同時(shí)繼續(xù)被水解的過程。所述的丁醇發(fā)酵菌種采用目前已知的可利用木質(zhì)纖維素原料發(fā)酵產(chǎn)丁醇的菌株，包括:丙酮丁醇羧菌ATCC824和拜氏羧菌NCMB 8052等，培養(yǎng)溫度優(yōu)選36-42°C。米用本領(lǐng)域常規(guī)的培養(yǎng)方式制備發(fā)酵菌種子液，種子液的接種量為I v%-5 v%。本發(fā)明中，預(yù)酶解后加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH為6-8，丁醇發(fā)酵菌種利用預(yù)處理和預(yù)酶解階段產(chǎn)生的自由糖生長(zhǎng)，同時(shí)PH開始下降，最后穩(wěn)定在4.5-5.0，進(jìn)入到同步糖化發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為36-42°C，發(fā)酵時(shí)間為48-96h。同步糖化發(fā)酵體系中加入的氮源可選自酵母膏、蛋白胨、玉米漿、硫酸銨或尿素等中的一種或幾種，優(yōu)選酸解豆柏，加入量為體系總質(zhì)量的0.02 wt%-0.2wt%。豆柏酸解采用本領(lǐng)域常規(guī)方法。
[0042]步驟(4)采用本領(lǐng)域常規(guī)方法對(duì)發(fā)酵液中的丁醇、丙酮和乙醇進(jìn)行分離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理原料； (2)將預(yù)處理原料、纖維素酶、水和木糖醇加入到酶解罐中進(jìn)行預(yù)酶解，控制酶解體系的干物質(zhì)濃度為5wt%-15wt%;控制酶解時(shí)間為8-48h;預(yù)酶解的pH為4.5-5.5;預(yù)酶解的溫度為 54-62 °C; (3)預(yù)酶解后料液打入到發(fā)酵罐中，加入丁醇發(fā)酵菌株進(jìn)行同步糖化發(fā)酵； (4)發(fā)酵液打入到精餾裝置分離丁醇，及丙酮和乙醇副產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(I)中，木質(zhì)纖維素原料優(yōu)選為玉米秸桿;所述預(yù)處理方式優(yōu)選采用稀酸蒸汽爆破組合預(yù)處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(2)中，木糖醇加入量為0.05-0.30 g/Lo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(2)中，控制酶解時(shí)間優(yōu)選為12-24h;預(yù)酶解的pH優(yōu)選為4.8-5.2;預(yù)酶解的溫度優(yōu)選為56-60。。。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(2)中，所述的纖維素酶的加入量使得纖維素酶與預(yù)處理原料中纖維素的比例為5-25IU/g纖維素。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(3)中，同步糖化發(fā)酵是指預(yù)酶解后殘余纖維素在發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)丁醇的同時(shí)繼續(xù)被水解的過程。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(3)中，所述的丁醇發(fā)酵菌種包括:丙酮丁醇羧菌ATCC824和拜氏羧菌NCHMB 8052，培養(yǎng)溫度優(yōu)選36-42°C;丁醇發(fā)酵菌種子液的接種量為I v%-5 v%，預(yù)酶解后加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH為6-8，丁醇發(fā)酵菌種利用預(yù)處理和預(yù)酶解階段產(chǎn)生的自由糖生長(zhǎng)，同時(shí)pH開始下降，最后穩(wěn)定在4.5-5.0，進(jìn)入到同步糖化發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為36-42°(:，發(fā)酵時(shí)間為48-9611。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(3)中，同步糖化發(fā)酵體系中加入氮源，氮源可選自酵母膏、蛋白胨、玉米漿、硫酸銨、酸解豆柏或尿素等中的一種或幾種，加入量為體系總質(zhì)量的0.02 wt%-0.2 wt%09.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，其特征在于步驟(3)中，氮源優(yōu)選酸解豆柏。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種木質(zhì)纖維素高溫酶解發(fā)酵產(chǎn)丁醇的方法，包括：（1）對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理原料；（2）將預(yù)處理原料、纖維素酶、水和木糖醇加入到酶解罐中進(jìn)行預(yù)酶解，控制酶解體系的干物質(zhì)濃度為5wt%-15wt%；（3）酶解后的料液打入到發(fā)酵罐中，加入丁醇發(fā)酵菌株進(jìn)行同步糖化發(fā)酵；（4）發(fā)酵液打入到精餾裝置分離丁醇，及丙酮和乙醇副產(chǎn)物。本發(fā)明在酶解體系中加入木糖醇，提高了纖維素酶的耐受高溫的能力，在高溫條件下酶解纖維素酶的活性高，降低了纖維素酶的使用量，提高了木質(zhì)纖維素的酶解效率，提高了經(jīng)濟(jì)性。
【IPC分類】C12P19/14, C12P7/16, C12R1/145, C12P7/36, C12P7/10
【公開號(hào)】CN105624209
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610193248
【發(fā)明人】姚秀清, 池麟, 孫秀麗
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日