[發(fā)明專利]一種釀酒酵母發(fā)酵菊芋生產(chǎn)乙醇的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110260583.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN102286543A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁文杰;尹思靜;任劍剛;辛程勛;白鳳武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/06
• 分類號(hào): C12P7/06;C12R1/865
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 畢進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新的乙醇生產(chǎn)方法，具體為一種釀酒酵母發(fā)酵菊芋生產(chǎn)乙醇的方法。

背景技術(shù)

資源、能源和環(huán)境是制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸問題，積極探索并創(chuàng)立新技術(shù)，建立資源和能源可持續(xù)利用的環(huán)境友好型社會(huì)是“十二五”期間科技創(chuàng)新的重要內(nèi)容之一。利用非耕地大規(guī)模種植高產(chǎn)能源植物，發(fā)展以生物燃料、生物基產(chǎn)品及生物材料為主體的新興產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要出路。

我國(guó)“十五”和“十一五”期間試點(diǎn)發(fā)展以燃料乙醇為代表的生物能源產(chǎn)業(yè)，先后在黑龍江、吉林、河南、安徽和廣西四省建設(shè)了總量為152萬噸的燃料乙醇裝置，以玉米、小麥和木薯等淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇，但我國(guó)人口多耕地少的基本國(guó)情，嚴(yán)重制約了這一產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。不與人爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地，不破壞生態(tài)環(huán)境，是我國(guó)生物乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本方針！

菊芋(Helianthus?tuberous?L，俗稱洋姜、鬼子姜)是一種可利用邊際性土地生長(zhǎng)，生態(tài)適宜性強(qiáng)[隆小華等.半干旱地區(qū)海涂海水灌溉對(duì)不同品系菊芋產(chǎn)量構(gòu)成及離子分布的影響.土壤學(xué)報(bào)，2007，44：300-306]。鮮菊芋塊莖中含水70～80％，碳水化合物15～20％，以菊粉的形式存在。菊粉(Inulin)，又稱菊糖，是由D-果糖經(jīng)β-2，1糖苷鍵連接的聚合度不高的聚果糖，末端為一個(gè)葡萄糖殘基[Khodzhaeva?MA，Kondratenko?ES.The?structure?of?the?inulin?from?inula?grandis.Chem?Nat?Compd，1982，3：394-395]。與目前國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的以農(nóng)作物秸稈為代表的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料相比，菊芋易被酸或菊粉酶水解而生成果糖和葡萄糖的混合物，是生產(chǎn)乙醇的良好原料[Denoroy?P.The?crop?physiology?of?helianthus?tuberosus?L.：a?model?orientated?view.Biomass?and?Bioenergy，1996，11：11-32]。

以菊芋塊莖為原料生產(chǎn)乙醇的研究工作在國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，利用能產(chǎn)生菊粉酶的微生物菌種(例如：克魯維酵母、黑曲霉等)和乙醇發(fā)酵菌株運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞桿菌或釀酒酵母進(jìn)行混菌培養(yǎng)的共發(fā)酵[Nakamura?T，Ogata?Y，Hamada?S，et?al.Ethanol?production?from?Jerusalem?artichoke?tubers?by?Aspergillus?niger?and?Saccharomyces?cerevisiae.J?Ferment?Bioeng，1996，81：564-566]；或利用同時(shí)具有產(chǎn)菊粉酶和乙醇發(fā)酵能力的克魯維酵母進(jìn)行乙醇發(fā)酵等[袁文杰等一步法發(fā)酵菊芋生產(chǎn)乙醇.2008，24：1931-1935；劉建平等鷹嘴豆孢克魯維酵母利用菊芋原料同步糖化與發(fā)酵生產(chǎn)乙醇.生物工程學(xué)報(bào)，2010，7：982-990.中國(guó)專利，CN101265485A]。但由于菊粉酶的分泌受還原糖的抑制，因此在同步糖化發(fā)酵過程中的菊粉酶活力較低，使得發(fā)酵過程中的還原糖濃度一直較低，從而發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)(80-144h)，乙醇生產(chǎn)強(qiáng)度較低。由于菊芋中的果聚糖聚合度不高，很容易被稀硫酸水解為果糖和葡萄糖。趙宗保等研究了菊芋粉在高溫高壓下的酸水解(中國(guó)專利，CN101724654A)，但由于高溫高壓對(duì)設(shè)備的要求較高且耗能較高，不適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明是在70～90℃條件下水解菊芋粉，以普通釀酒酵母Saccharomyces?cerevisiae為乙醇發(fā)酵菌種，具有設(shè)備要求簡(jiǎn)單、能耗低、乙醇發(fā)酵速率快、殘?zhí)堑汀⑻谴嫁D(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，是我國(guó)發(fā)展非糧燃料乙醇的良好選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備要求低、能耗低的釀酒酵母發(fā)酵菊芋生產(chǎn)乙醇的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種釀酒酵母發(fā)酵菊芋生產(chǎn)乙醇的方法，包括如下步驟：

①提供菊芋原料：鮮菊芋原料清洗、搗碎或切片、晾干或烘干后研磨成粉；

②用無機(jī)酸將該菊芋粉調(diào)節(jié)至pH為1～2，70～90℃條件下保溫60～80min，然后加入堿調(diào)節(jié)菊芋粉水解液的pH為4.5～5.0；

可使用各種無機(jī)酸，包括但不限于鹽酸和硫酸，對(duì)酸的濃度無特別限制，只要其可使加入后所得溶液的pH在1～2之間即可；通常使用0.1mol/L硫酸或鹽酸，菊芋粉與0.1mol/L硫酸或鹽酸的質(zhì)量比為1∶3～1∶4；