一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟：將秸稈浸于氨水中進行預(yù)處理，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；將干燥固體、纖維素水解酶、表面活性劑和水混合，調(diào)節(jié)pH＝4.5-5.5，酶解，加入保藏編號為CGMCC?No.6634的釀酒酵母菌，進行同步糖化共發(fā)酵；固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。本發(fā)明的方法利用一株可以同時有效利用五六碳糖的釀酒酵母菌(保藏編號為CGMCC?No.6634)并添加表面活性劑進行同步糖化共發(fā)酵秸稈，在不降低乙醇產(chǎn)量的情況下降低纖維素水解酶的用量。
【專利說明】一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種通過添加表面活性劑降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]能源問題、糧食問題已成為當(dāng)前制約全球經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。世界各國政府對于以農(nóng)作物秸桿、農(nóng)林廢棄物等木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙醇研究也越來越重視。我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)量在“十二五”規(guī)劃中目標是500萬噸。目前在能源的使用方面，國內(nèi)外已經(jīng)基本達成共識:盡量減少使用化石能源、多使用可再生能源、從而保證世界經(jīng)濟健康而又可持續(xù)的發(fā)展。我國提出在“十二五”期間要將非化石能源占一次能源消費比重提高到
11.4%,主要污染物排放總量減少8%~10%。由于我國是一個人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，糧食問題一直是一個關(guān)系民生的問題，所以我國發(fā)展非糧生物燃料的發(fā)展趨勢和戰(zhàn)略意義是毋庸置疑的。
[0003]近年來，木質(zhì)纖維素乙醇技術(shù)雖然取得了長足的進步，但是依舊停留在中試和示范裝置的水平，尚未有商業(yè)運行的案例。目前，生化法制備纖維素乙醇技術(shù)主要存在三方面的瓶頸:缺乏高效的預(yù)處理技術(shù)與手段，纖維素水解酶成本偏高和有效利用C5單糖的基因工程菌的構(gòu)建。在纖維素水解酶成本偏高的情況下，找到一種有效降低纖維素水解酶使用量的方法無疑具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有木質(zhì)纖維素乙醇生產(chǎn)中纖維素水解酶成本偏高的問題，提出一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0006]一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟:
[0007](I)將秸桿浸于氨水中進行預(yù)處理，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；
[0008](2)將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶、表面活性劑和水混合，調(diào)節(jié)pH =
4.5-5.5，酶解，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌，進行同步糖化共發(fā)酵；固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
[0009]步驟(1)優(yōu)選為，按質(zhì)量比為1:5-10的比例將秸桿浸于質(zhì)量濃度為25% -28%的氨水中，在160°C _220°C，進行浸泡預(yù)處理20-60min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥。
[0010]干燥固體、纖維素水解酶、表面活性劑和水的比例優(yōu)選:lg:5FPU-15FPU:0.01-0.lg:7_10g。
[0011]酶解的時間優(yōu)選為12-48h。
[0012]加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌使?jié)舛葍?yōu)選為0.5-7.5g/L。
[0013]同步糖化共發(fā)酵的溫度優(yōu)選為33°C _39°C，時間優(yōu)選為72h_144h。
[0014]秸桿選自玉米秸桿、小麥秸桿、高粱秸桿或水稻秸桿。
[0015]表面活性劑優(yōu)選為牛血清白蛋白(BSA)、吐溫20 (Tween20)或吐溫80 (Tween80)。
[0016]本發(fā)明的方法利用一株可以同時有效利用五六碳糖的釀酒酵母菌(保藏編號為CGMCC N0.6634)并添加表面活性劑進行同步糖化共發(fā)酵秸桿，在不降低乙醇產(chǎn)量的情況下降低纖維素水解酶的用量。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明使用的釀酒酵母命名為SyBE005，已于2012年9月27日保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)，其保藏編號為CGMCC No6634，建議的分類名為:釀酒酵母Saccharomyces Cerevisiae0并已存活。保藏地址為北京市朝陽區(qū)大屯路，中國科學(xué)院微生物研究所，郵政編碼100101，電話010-64807355。
[0018]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]下面的實施例是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理好地理解本發(fā)明，但并不對本發(fā)明作任何限制。
[0020]實施例1
[0021]一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟:
[0022](I)在不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)按質(zhì)量比為1:10的比例將玉米秸桿浸于質(zhì)量濃度為25%的氨水中，在180°C，進行浸泡預(yù)處理30min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；
[0023](2)分兩組進行:
[0024]第一組:
[0025]按比例為lg、30FPU和1g將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶和水混合；
[0026]第二組:
[0027]按比例為lg、15FPU、0.1g和1g將步驟⑴得到的干燥固體、纖維素水解酶、BSA和水混合；
[0028]兩組同時調(diào)pH = 4.8，酶解12h ;無菌操作，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌使該酵母菌的濃度為2.5g/L，在39°C，150rpm條件下，發(fā)酵72h，固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
[0029]第一組和第二組發(fā)酵液體最終乙醇濃度分別為34.7g/L和33.4g/L。
[0030]實施例2
[0031]一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟:
[0032](I)在不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)按質(zhì)量比為1:5的比例將小麥秸桿浸于質(zhì)量濃度為28%的氨水中，在160°C，進行浸泡預(yù)處理60min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；
[0033](2)分兩組進行:
[0034]第一組:
[0035]按比例為lg、20FPU和7g將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶和水混合；
[0036]第二組:
[0037]按比例為lg、10FPU、0.05g和7g將步驟⑴得到的干燥固體、纖維素水解酶、Tween20和水混合；
[0038]兩組同時調(diào)pH = 5.5，酶解24h ;無菌操作，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌使該酵母菌的濃度為7.5g/L，在35°C，150rpm條件下，發(fā)酵96h，固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
[0039]第一組和第二組發(fā)酵液體最終乙醇濃度分別為30.9和31.8g/L。
[0040]實施例3
[0041]一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟:
[0042](I)在不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)按質(zhì)量比為1:8的比例將高粱秸桿浸于質(zhì)量濃度為27%的氨水中，在220°C，進行浸泡預(yù)處理20min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；
[0043](2)分兩組進行:
[0044]第一組:
[0045]按比例為lg、10FPU和1g將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶和水混合；
[0046]第二組:
[0047]按比例為lg、5FPU、0.01g和1g將步驟⑴得到的干燥固體、纖維素水解酶、Tween80和水混合；
[0048]兩組同時調(diào)pH = 4.5，酶解48h ;無菌操作，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌使該酵母菌的濃度為5.0g/L，在33°C，150rpm條件下，發(fā)酵144h，固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
[0049]第一組和第二組發(fā)酵液體最終乙醇濃度分別為28.9和30.5g/L。
[0050]實施例4
[0051]一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，包括如下步驟:
[0052](I)在不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)按質(zhì)量比為1:10的比例將水稻秸桿浸于質(zhì)量濃度為25%的氨水中，在180°C，進行浸泡預(yù)處理30min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；
[0053](2)分兩組進行:
[0054]第一組:
[0055]按比例為lg、15FPU和1g將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶和水混合；
[0056]第二組:
[0057]按比例為lg、7.5FPU、0.05g和1g將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶、Tween20和水混合；
[0058]兩組同時調(diào)pH = 5.2，酶解12h ;無菌操作，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌使該酵母菌的濃度為0.5g/L，在38°C，150rpm條件下，發(fā)酵120h，固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
[0059]第一組和第二組發(fā)酵液體最終乙醇濃度分別為34.7和35.2g/L。
【權(quán)利要求】
1.一種降低同步糖化共發(fā)酵中纖維素水解酶用量的方法，其特征是包括如下步驟: (I)將秸桿浸于氨水中進行預(yù)處理，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥；(2)將步驟(1)得到的干燥固體、纖維素水解酶、表面活性劑和水混合，調(diào)節(jié)pH =4.5-5.5，酶解，加入保藏編號為CGMCC N0.6634的釀酒酵母菌，進行同步糖化共發(fā)酵；固液分離，得到富含乙醇的發(fā)酵液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述步驟(1)為，按質(zhì)量比為1:5-10的比例將秸桿浸于質(zhì)量濃度為25% -28%的氨水中，在160°C _220°C，進行浸泡預(yù)處理20-60min，得到固液混合物，分離，得到預(yù)處理后的固體，干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述干燥固體、纖維素水解酶、表面活性劑和水的比例為:lg:5FPU-15FPU:0.01-0.lg:7_10g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是酶解的時間為12-48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加入保藏編號為CGMCCN0.6634的釀酒酵母菌使?jié)舛葹?.5-7.5g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是同步糖化共發(fā)酵的溫度為33°C_39°C，時間為72h-144h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、高粱秸桿或水稻稻桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征是所述表面活性劑為牛血清白蛋白、吐溫20或吐溫80。
【文檔編號】C12R1/865GK104073534SQ201410317197
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】元英進, 朱家慶, 李炳志, 秦磊 申請人:天津大學(xué)