專利名稱：一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術領域，具體涉及一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法。
背景技術：
乙醇是來自可再生資源的最有發(fā)展前景的液態(tài)燃料，具有清潔、安全和支持汽油充分燃燒的特點。目前國內燃料乙醇的生產主要以玉米、小麥等糧食淀粉為原料，而中國地少人多的現狀限制了基于糧食為原料的乙醇大規(guī)模生產。我國擁有豐富且廉價的植物纖維
資源，尤其是農林廢棄物，采用生物技術將纖維原料降解成可發(fā)酵的葡萄糖，進一步發(fā)酵生產乙醇，對開發(fā)新能源和環(huán)境保護等方面具有重要意義。利用纖維素酶將天然纖維素降解成葡萄糖的過程中，必須依靠纖維素酶3種組分的協同作用完成，即纖維素大分子首先在內切型-β -葡聚糖酶(Cx酶)和外切型-β -葡聚糖酶(C1酶)的作用下降解成纖維二糖，再進一步在纖維二糖酶(也稱β_葡萄糖苷酶)作用下生成葡萄糖。目前廣泛使用的里氏木霉纖維素酶制劑中，內切型及外切型-β_葡聚糖酶活力較高，但由于纖維二糖酶的活力很低，在纖維素酶解過程中易造成纖維二糖的累積，從而對內切型及外切型-β -葡聚糖酶的催化作用形成強烈的反饋抑制。玉米芯是一類量大而集中的農業(yè)纖維廢棄物，利用這種纖維廢料代替糧食發(fā)酵生產乙醇具有重要的經濟效益和社會效益。本專利以玉米芯為原料，利用纖維素酶對玉米芯進行酶法糖化，對糖化過程中影響酶解效率的主要因子進行了研究，并進一步探究了利用酶解液進行乙醇發(fā)酵的可行性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法。I. 一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法，其特征在于，酶解液的乙醇發(fā)酵過程分批補料酶解得到的酶解液，添加酵母膏至3 g/L,(見14)2即04至0. 25 g/L，將50mL液量裝入100 mL三角瓶中，滅菌后接入O. 5 mL培養(yǎng)24 h的釀酒酵母細胞濃縮液(離心后收集的細胞沉淀懸浮于無菌水中)，于38°C厭氧發(fā)酵30 h，定時取樣檢測。2.步驟I所述的分批補料酶解的過程在2 L自制酶解反應器中進行，初始底物質量濃度為100 g/L，加入一定量的纖維素酶和纖維二糖酶，Tween-80添加量為I % (v/v),pH值4. 8、50°C條件下水解。在酶解開始后12和24 h分兩次補料，使底物最終質量濃度達到200 g/L，補料的同時添加相應的纖維素酶和纖維二糖酶，酶解時問控制為60 h。3.步驟2所述的批式酶解的過程在2 L自制酶解反應器中進行，底物質量濃度為100 g/L，加入一定量的酶制劑，在pH值4.8、50°C條件下水解。4.步驟3所述的纖維素酶的最佳用量為25 FPIU。5.步驟3所述的批式酶解的最佳時間為54 h。6.步驟3所述的補加纖維二糖酶起到協同作用。
7.步驟3所述的非離子型表面活性劑Tween-80的最佳用量為I. 5%。8.步驟2所述的分批補料酶解工藝大大縮短了反應時間，提高了生產效率。9.步驟I所述的分批補料酶解液的乙醇發(fā)酵18 h后的乙醇濃度達到45. 8 g/L。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明以玉米芯為原料，利用纖維素酶對玉米芯進行酶法糖化，對糖化過程中影響酶解效率的主要因子進行了研究，并進一步探究了利用酶解液進行乙醇發(fā)酵的可行性。


圖I纖維素酶作用下的酶解時間進程。圖2補加纖維二糖酶后的協同酶解。
圖3分批補料協同酶解時間進程。 圖4酶解液的乙醇發(fā)酵。
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。本專利所用的菌株為釀酒酵母(SeiccheiromycGS cerevisiae) CICC 1027,保藏于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。實施例I
本實施案例說明不同纖維素酶用量對批式酶解的影響，有效降低纖維素酶的成本是纖維素酶法糖化工藝中的關鍵環(huán)節(jié)之一。本實施案例研究了不同纖維素酶用量對玉米芯酶解效率的影響，結果見表I。由表I可以看出，不同的纖維素酶用量對酶解效率有較大影響，當纖維素酶用量從10 FPIU增加到25 FPIU時，酶解得率從48. 7%提高到74. 3%，進一步提高纖維素酶用量，酶解得率的上升幅度趨于平緩。從盡可能降低纖維素酶成本的經濟角度考慮，纖維素酶的適宜用量為25 FPIU。表I纖維素酶用量對酶解效率的影響
權利要求
1.一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法，其特征在于，酶解液的乙醇發(fā)酵過程分批補料酶解得到的酶解液，添加酵母膏至3 g/L, (NH4)2HPO4至O. 25 g/L，將50 mL液量裝入100 mL三角瓶中，滅菌后接入O. 5 mL培養(yǎng)24 h的釀酒酵母細胞濃縮液，于38°C厭氧發(fā)酵30 h,定時取樣檢測。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，分批補料酶解的過程在2L自制酶解反應器中進行，初始底物質量濃度為100 g/L，加入一定量的纖維素酶和纖維二糖酶，Tween-80添加量為I %，pH值4. 8、50°C條件下水解；在酶解開始后12和24 h分兩次補料，使底物最終質量濃度達到200 g/L，補料的同時添加相應的纖維素酶和纖維二糖酶，酶解時問控制為60 ho
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，批式酶解的過程在2L自制酶解反應器中進行，底物質量濃度為100 g/L，加入一定量的酶制劑，在pH值4.8、50°C條件下水解。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，纖維素酶的最佳用量為25FPIU。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，批式酶解的最佳時間為54h。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，補加纖維二糖酶起到協同作用。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，非離子型表面活性劑Tween-80的最佳用量為I. 5%ο
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，分批補料酶解工藝大大縮短了反應時間，提聞了生廣效率。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，分批補料酶解液的乙醇發(fā)酵18h后的乙醇濃度達到45. 8 g/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產乙醇的方法，玉米芯為原料，利用纖維素酶對玉米芯進行酶法糖化，對糖化過程中影響酶解效率的主要因子進行了研究，并進一步探究了利用酶解液進行乙醇發(fā)酵的可行性。
文檔編號C12P7/10GK102851325SQ201210304358
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權日2012年8月24日
發(fā)明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學品有限公司