[發(fā)明專利]一種利用海洋脫硫酸基卡拉膠進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210106686.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102660584A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鵬;牟海津;李曉琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/06
• 分類號(hào): C12P7/06;C12R1/865
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋生物技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種海洋脫硫酸基卡拉膠的乙醇轉(zhuǎn)化方法。?

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，化石能源的枯竭及環(huán)境污染問題日益凸顯，實(shí)施能源多元化及開發(fā)新型可再生能源迫在眉睫。生物乙醇由于其可再生性和環(huán)境友好性等特點(diǎn)，受到了各個(gè)國(guó)家的空前關(guān)注，并被認(rèn)為是可通過技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂焚|(zhì)的現(xiàn)代能源之一?，F(xiàn)行生物乙醇主要是利用農(nóng)作物(玉米、甘蔗、薯類、植物纖維素秸稈、農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品及灌木能源林纖維素)作為原料進(jìn)行生產(chǎn)，很大程度上影響了世界人口的糧食安全。為擺脫與人爭(zhēng)糧、爭(zhēng)地的尷尬局面，利用海洋藻類這一潛在的新型生物質(zhì)進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化，將是未來(lái)乙醇轉(zhuǎn)化發(fā)展的新方向。?

海洋植物是海洋世界的能源庫(kù)，而海洋藻類是海洋植物的主體，是一種分布極為廣泛的海洋生物，可將水、光和二氧化碳轉(zhuǎn)變成為藻類富含生產(chǎn)生物能源的基本原料——碳水化合物。海洋占地球面積約70％，海洋藻類資源極為豐富，藍(lán)藻、紅藻、褐藻、綠藻等一般經(jīng)濟(jì)藻類可為生物能源產(chǎn)業(yè)化提供取之不盡、用之不竭的物質(zhì)來(lái)源。其中，卡拉膠是海洋三大藻類之一紅藻的提取物，屬于聚陰離子的細(xì)胞壁多糖，是一種由半乳糖及半乳糖衍生物構(gòu)成的硫酸半乳聚糖。目前，卡拉膠主要應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)，通過控制酸的濃度、時(shí)間和溫度獲得不同分子量大小的降解產(chǎn)物，被用于抗病毒活性方面。例如，牟海津等通過控制不同pH值和溫度，用酸或酶降解κ-卡拉膠，制備了不同分子量的κ-卡拉四糖、六糖。但鑒于卡拉膠降解的研究成果僅局限于寡糖制備而非得到可發(fā)酵性還原糖，故研究至今，海洋藻類多糖(卡拉膠多糖)為原料開發(fā)生物乙醇的方法尚未有報(bào)道，因此以海洋生物質(zhì)能的研究開發(fā)將具有較為廣闊的前景。?

本發(fā)明涉及經(jīng)化學(xué)修飾法得到的海洋脫硫酸基卡拉膠生產(chǎn)乙醇的技術(shù)，通過適當(dāng)?shù)暮Ｑ蠖嗵菍Ｒ恍越到饷赶档亩ㄏ蛎附猓玫娇杀唤湍咐眠M(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化的可發(fā)酵性還原糖。相比傳統(tǒng)的乙醇轉(zhuǎn)化方法，該方法實(shí)現(xiàn)了陰離子型海洋藻類多糖向可酵解性糖基的轉(zhuǎn)化，為今后進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化，提供了一種新型的海洋生物質(zhì)來(lái)源。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用化學(xué)改性的海洋脫硫酸基卡拉膠進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化的方法。?

該方法是以海洋硫酸多糖——卡拉膠為原料，利用化學(xué)改性制備脫硫酸基中性卡拉膠多糖，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶腔鞍l(fā)酵工藝進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化的方法。該方法主要體現(xiàn)在：富含硫酸基的卡拉膠多糖經(jīng)基團(tuán)改性得到中性脫硫酸基卡拉膠，可進(jìn)一步通過酶解進(jìn)行糖鏈降解及乙醇發(fā)酵。其特征在于選擇基團(tuán)改性后的中性糖鏈，調(diào)節(jié)體系至適當(dāng)?shù)膒H值，加入酶系進(jìn)行糖化酶解；經(jīng)過序列降解后，將糖化液調(diào)制適當(dāng)?shù)牡孜餄舛?，并調(diào)節(jié)體系至適當(dāng)?shù)膒H值，補(bǔ)充必須的營(yíng)養(yǎng)鹽?？刂企w系溫度，然后接種高溫釀酒酵母，以達(dá)到短時(shí)、高?效地實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫酸基卡拉膠的乙醇轉(zhuǎn)化。?

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的海洋脫硫酸基卡拉膠的乙醇轉(zhuǎn)化方法，具體步驟如下：?

(1)海洋脫硫酸基卡拉膠的制備：利用改進(jìn)的醇解法對(duì)卡拉膠進(jìn)行硫酸基脫除，經(jīng)反應(yīng)后得到總糖產(chǎn)率為90％、脫硫酸基效果達(dá)92％的底物樣品；?

(2)將步驟(1)所得的樣品液投入到酶解裝置，并加水制成一定濃度的底物溶液至0.1-5％；?

(3)向步驟(2)中的酶解體系添加適量的酸或堿，調(diào)節(jié)體系pH至3.5-6.0；?

(4)向步驟(3)中添加一定量的酶制劑溶液；?

(5)控制步驟(4)中的體系溫度，糖化酶解48-72小時(shí)；?

(6)酶解液的預(yù)處理：對(duì)步驟(4)得到的酶解糖化液進(jìn)行濃縮，至還原糖濃度為1-10％糖化液，并投入到發(fā)酵裝置；

(7)將步驟(6)所得的酶解糖化液進(jìn)行高效液相色譜分析；?

(8)高溫釀酒酵母菌種子液的制備：向已滅菌的液體種子培養(yǎng)基中接取一環(huán)高溫釀酒酵母菌，30℃振蕩培養(yǎng)24小時(shí)即得到高溫釀酒酵母菌種子液；?

(9)向步驟(6)中的體系添加適量的酸或堿，調(diào)節(jié)體系pH至4.0-5.5；?

(10)向步驟(9)中的體系添加營(yíng)養(yǎng)鹽；?

(11)向步驟(10)中的體系添加一定體積的步驟(8)所得的高溫釀酒酵母菌種子液；?

(12)控制步驟(11)中的發(fā)酵體系溫度，厭氧發(fā)酵24-72小時(shí)；?

所述的用于調(diào)節(jié)體系pH的酸可以是硫酸、鹽酸或磷酸；堿可以是氫氧化鉀或氫氧化鈉。?

所述的降解酶溶液為0.1-1mL果膠酶酶液，分別按0.1-100u/mg底物加入至體系。?

所述的果膠酶購(gòu)自sigma公司。?