[發(fā)明專利]甜高粱莖稈汁液制取乙醇及酵母超氧化物歧化酶的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710047685.5
• 申請(qǐng)日: 2007-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN101168747A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉榮厚;梅曉巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/10
• 分類號(hào): C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體的說(shuō)，涉及的是一種甜高粱莖稈汁液制取乙醇及酵母超氧化物歧化酶的方法。

背景技術(shù)

甜高粱是一種具有較高生物產(chǎn)量的C4作物品種，每hm²甜高粱一般能產(chǎn)出2250～7500kg糧食和55～75t富含糖分(15°～20°Brix)的莖稈。其莖稈糖分含量15°～20°Brix，出汁率在55％以上，適合于采用液態(tài)發(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化為乙醇用于液體燃料，在制取燃料乙醇方面具有廣闊的前景，被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色能源”。有關(guān)研究者曾以發(fā)酵乙醇產(chǎn)率為主要目標(biāo)，對(duì)甜高粱莖稈汁液添加氮源、營(yíng)養(yǎng)鹽和發(fā)酵液初始糖濃度、接種量、溫度、搖床(攪拌)轉(zhuǎn)數(shù)等乙醇發(fā)酵條件進(jìn)行了較深入的研究，得到了較理想的乙醇產(chǎn)率。但由于甜高粱莖稈發(fā)酵制取乙醇的產(chǎn)品單一，用甜高粱莖稈制取乙醇的成本較高，其優(yōu)勢(shì)沒(méi)有充分顯現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較慢。

超氧化物歧化酶(簡(jiǎn)稱SOD)是生物體防御氧化損傷的一種主要酶，存在于動(dòng)植物和好氧微生物體內(nèi)。SOD作用于底物超氧陰離子(O^-₂)，將其分解成O₂和H₂O₂，H₂O₂再經(jīng)過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫酶的催化變成H₂O，從而解除3O^-₂(超氧陰離子)對(duì)生物體細(xì)胞的損傷，起到保護(hù)作用。經(jīng)過(guò)提取、純化的SOD產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、化妝品、食品等領(lǐng)域。以往，SOD主要從動(dòng)物血液、肝臟等組織中提取，由于所用原料有限，SOD質(zhì)量不穩(wěn)定。20世紀(jì)80年代后，美國(guó)和日本先后開發(fā)了酵母發(fā)酵法生產(chǎn)SOD的技術(shù)，大大地降低了SOD的生產(chǎn)成本。目前，對(duì)酵母菌SOD的研究主要集中于提取純化方法、高產(chǎn)菌株選育，以及SOD形成的生理學(xué)研究等方面。用甜高粱莖稈汁液發(fā)酵制取乙醇的同時(shí)制取酵母菌SOD的研究還未見報(bào)道。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，沈陽(yáng)藥科大學(xué)2002年碩士學(xué)位論文公開了名稱為：“酵母SOD高產(chǎn)菌株的選育及其酶學(xué)性質(zhì)的研究”，該技術(shù)從9株酵母菌中篩選出一株Y₁₂酵母，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)基配方及主要發(fā)酵條件的優(yōu)化，得到濕菌體SOD的最高含量為1263U·g^-1，每升發(fā)酵液可以得到30g濕菌體，則每升發(fā)酵液酵母菌SOD的最高產(chǎn)量為4.789×10⁴U。該技術(shù)僅可得到SOD一種產(chǎn)品，且產(chǎn)量較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種甜高粱莖稈汁液同時(shí)制取乙醇及酵母超氧化物歧化酶(SOD)的方法，具有一次發(fā)酵可以得到乙醇和SOD兩種產(chǎn)品的特點(diǎn)，制備設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有甜高粱莖稈汁液態(tài)發(fā)酵制取乙醇技術(shù)的對(duì)接。可以使乙醇產(chǎn)率達(dá)到90.3％～97.03％，每升發(fā)酵液的酵母超氧化物岐化酶(SOD)產(chǎn)量達(dá)到3.64×10⁴U～6.95×10⁴U。大大降低甜高粱莖稈發(fā)酵制取乙醇的生產(chǎn)成本。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

①原、輔料準(zhǔn)備：將甜高粱莖稈汁液和發(fā)酵輔料原液滅菌、冷卻備用。

所述的甜高粱莖稈汁液總糖含量為12％～18％。

所述的發(fā)酵輔料分別為(NH)₂SO₄、K₂HPO₄、MgSO₄·7H₂O、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O、CuSO₄·5H₂O的水溶液。

所述的滅菌、冷卻，是指：于121℃，0.1MPa高壓滅菌15min，再冷卻至40℃以下。

②發(fā)酵菌種準(zhǔn)備：取釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiae?CICC?1308)菌種逐級(jí)擴(kuò)增培養(yǎng)至每毫升細(xì)胞數(shù)達(dá)到1.0×10⁸個(gè)以上。

釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiae?CICC?1308)可以直接購(gòu)買獲得，購(gòu)買渠道：中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，編號(hào)：CICC?1308，商品名稱：釀酒酵母，屬名：Saccharomyces，種名：cerevisiae。

③乙醇發(fā)酵：在無(wú)菌條件下，將甜高粱莖稈汁和發(fā)酵輔料混合，接入如②所述的發(fā)酵菌種，進(jìn)行乙醇發(fā)酵。