專利名稱：一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養(yǎng)基，固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法。
背景技術(shù)：
隨著國際上石油資源的日趨緊張及污染減排壓力的不斷增大，以燃料乙醇為代表的清潔能源受到廣泛的關(guān)注，其中研究的熱點(diǎn)之一便是燃料乙醇。燃料乙醇是一種可以代替石油用作燃料的再生性能源，也是一種重要的基本化工原料。自從20世紀(jì)70年代石油危機(jī)之后，隨著人們對可再生資源重視程度的增加，燃料乙醇的開發(fā)受到更多的關(guān)注，使其工業(yè)化生產(chǎn)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇。生物質(zhì)資源具有生產(chǎn)量大、可再生和種類豐富多樣等特點(diǎn)，是最有潛力的可替代石油的能源和原料之一。人們正在積極尋找替代能源一燃料乙醇，燃料乙醇作為燃料利用的綜合效益激發(fā)人們對其生產(chǎn)成本和效率進(jìn)行研究，以期獲 得高效發(fā)酵菌株、低成本底物和最佳發(fā)酵條件。燃料乙醇作為替代石油能源的綠色可再生能源在全世界引起廣泛關(guān)注，在歐美和巴西等國得到快速發(fā)展。另一方面，陶瓷固定化技術(shù)是將活的細(xì)胞密集于陶瓷之上并不斷繁殖，形成高密度生物催化劑，進(jìn)而可以大幅度提高參加反應(yīng)的微生物濃度，提高催化效率；并克服了傳統(tǒng)固定載體的穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養(yǎng)基，固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法。I. 一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法，將泡沫多孔陶瓷置于裝有IOOmL濃度為IO8個/mL酵母懸液的高腳燒杯中，在20°C下，搖床頻率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h。取固定酵母后的陶瓷移入裝有IOOmL蔗汁培養(yǎng)基的高腳燒杯中，進(jìn)行靜止發(fā)酵，54 h后測定發(fā)酵液酒精度。2.步驟I所述的蔗汁培養(yǎng)基為甘蔗榨汁，過濾，調(diào)節(jié)pH值至4. 4，滅菌。3.步驟I所述的菌懸液為將培養(yǎng)成熟的酵母在無菌條件下，接種I環(huán)到錐形瓶中的液體種子培養(yǎng)基中，150 r/min、28°C培養(yǎng)24h后離心IOmin (3000 r/min)棄去上清液，用無菌生理鹽水洗滌菌體3次后用無菌水制備菌懸液(O. 2g濕菌體/mL)，置于4°C冰箱中備用。4.步驟I所述的最佳發(fā)酵溫度為29°C。5.步驟I所述的最佳發(fā)酵pH值為5. 5。6.步驟I所述的最佳糖錘度為18° Bx。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明對適合乙醇發(fā)酵的釀酒酵母發(fā)酵性能進(jìn)行研究，并以泡沫多孔陶瓷為固定化載體，對固定化發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，為陶瓷固定化酵母發(fā)酵蔗汁制取燃料乙醇提供科學(xué)依據(jù)。


圖I不同溫度對乙醇發(fā)酵的影響。圖2不同pH值對乙醇發(fā)酵的影響。圖3不同培養(yǎng)基糖錘度對乙醇產(chǎn)量的影響。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)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(Saccharomyces cerevisiae) CICC 31077,保藏于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。實(shí)施例I
本實(shí)施案例說明不同發(fā)酵溫度對乙醇發(fā)酵的影響，為探討不同發(fā)酵溫度對乙醇產(chǎn)量的影響，使用不同發(fā)酵溫度進(jìn)行乙醇發(fā)酵，結(jié)果如圖I所示。在pH值4. 5，糖錘度18° Bx條件下靜止發(fā)酵54h，得到溫度對乙醇濃度影響關(guān)系圖。如圖I所示，隨著溫度升高，最終發(fā)酵液乙醇含量先升高后降低，在29°C時達(dá)到最大。在發(fā)酵速率方面，隨著溫度升高，發(fā)酵速率逐漸升高，32°C時，酵母發(fā)酵速度要略高于29°C?？芍谶@一溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高酵母生長繁殖越快；但如果溫度過高，則酵母生長過快，菌體數(shù)目過多，使有氧呼吸消耗更多發(fā)酵底物，反而不利于最終產(chǎn)物的積累。綜合發(fā)酵速率和乙醇最終濃度，發(fā)酵溫度在29 °C時，最有利于乙醇發(fā)酵。實(shí)施例2
本實(shí)施案例說明不同初始PH值對乙醇產(chǎn)量的影響，為探討不同初始pH值對乙醇產(chǎn)量的影響，使用不同初始PH值進(jìn)行乙醇發(fā)酵，結(jié)果如圖2所示。
在溫度29°C，糖錘度18° Bx條件下靜止發(fā)酵54 h，得到pH值對乙醇濃度影響關(guān)系圖，如圖2所示，初始pH值在5. 5時，最終乙醇濃度最高。但從發(fā)酵過程可以看出，pH值為5. O時，前期((Γ27 h)發(fā)酵速率明顯高于pH值5. 5，乙醇濃度也最高，而后期則相對減緩。造成這一現(xiàn)象原因可能是乙醇發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量CO2使發(fā)酵液pH值降低，使發(fā)酵后期，pH值5. 5時更有利于酵母發(fā)酵乙醇，因?yàn)樽罱K發(fā)酵液乙醇濃度更高。由此可知pH值5. 5較適宜酵母蔗汁乙醇發(fā)酵。實(shí)施例3
本實(shí)施案例說明不同培養(yǎng)基糖錘度對乙醇產(chǎn)量的影響，為探討不同培養(yǎng)基糖錘度對乙醇產(chǎn)量的影響，使用不同培養(yǎng)基糖錘度進(jìn)行乙醇發(fā)酵，結(jié)果如圖3所示。在29°C，pH值5. 5條件下靜止發(fā)酵54h，得到糖錘度對乙醇濃度影響關(guān)系圖，如圖3所示。隨著培養(yǎng)基錘度升高，乙醇含量越大。錘度為22° Bx時，乙醇濃度最高。但錘度為22° Bx時，乙醇濃度僅比18° Bx時略高，且發(fā)酵速率比18° Bx低。由于發(fā)酵液蔗汁原始錘度為18° Bx，如果要提高發(fā)酵液錘度，需對發(fā)酵液進(jìn)行濃縮，因而將會增加能源消耗，極大地增加發(fā)酵成本,但乙醇濃度提高很少。綜合來看，糖錘度為18° Bx時，適合蔗汁乙醇發(fā)酵。
權(quán)利要求
1.一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法，將泡沫多孔陶瓷置于裝有IOOmL濃度為IO8個/mL酵母懸液的高腳燒杯中，在20°C下，搖床頻率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h ;取固定酵母后的陶瓷移入裝有IOOmL蔗汁培養(yǎng)基的高腳燒杯中，進(jìn)行靜止發(fā)酵，54 h后測定發(fā)酵液酒精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，蔗汁培養(yǎng)基為甘蔗榨汁，過濾，調(diào)節(jié)PH值至4. 4，滅菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，菌懸液為將培養(yǎng)成熟的酵母在無菌條件下，接種I環(huán)到錐形瓶中的液體種子培養(yǎng)基中，150 r/min、28°C培養(yǎng)24h后離心IOmin棄去上清液，用無菌生理鹽水洗滌菌體3次后用無菌水制備菌懸液，置于4°C冰箱中備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵溫度為29°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵pH值為5.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，糖錘度為18°Bx。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養(yǎng)基，固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇的方法。
文檔編號C12N11/14GK102851320SQ20121030454
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學(xué)品有限公司