[發(fā)明專利]一種提高木質(zhì)纖維素水解液中木糖利用的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610040785.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN105567744A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 元英進(jìn);李文超;李炳志;朱家慶;秦磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/10
• 分類號(hào): C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 陸藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維素乙醇技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種提高木質(zhì)纖維素水解液中木糖利用的 方法。

背景技術(shù)

因液體燃料方便運(yùn)輸和便于利用，成為重要的工業(yè)和日常能量來源，石油是目前全球使 用最多的液體燃料，但是，石油資源不可再生且CO₂和其他污染氣體的排放會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的惡化。 發(fā)展可再生的清潔能源成為我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。乙醇作為可替代的清潔液體能 源受到廣泛的關(guān)注和重視，傳統(tǒng)生產(chǎn)乙醇的方法是以糧食為原料，采用酵母直接發(fā)酵的方法 產(chǎn)生乙醇，但此種方法需要消耗大量的糧食，面臨“與人爭地，與人爭糧”的問題。人們逐 漸將目光投向農(nóng)業(yè)廢棄物，如玉米秸稈，高粱秸稈，小麥秸稈等，因農(nóng)業(yè)廢棄物也是碳水化 合物，并且每年產(chǎn)量巨大，只玉米秸稈，高粱秸稈，小麥秸稈等便有7億噸每年，這些廢棄 物得不到有效利用便會(huì)被農(nóng)民燒掉，不僅浪費(fèi)能源而且污染環(huán)境。利用農(nóng)業(yè)廢棄物即木質(zhì)纖 維素經(jīng)過預(yù)處理后經(jīng)過酶解得到的葡萄糖和木糖可以被酵母菌所利用產(chǎn)生纖維素乙醇，采用 這種方法即保護(hù)了環(huán)境，有效利用了資源，又得到了清潔能源，是非常有前途的能源利用方 式。

木質(zhì)纖維素主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成，在農(nóng)業(yè)廢棄物中三者的含量大約為： 30％～40％纖維素，20％～30％半纖維素，10％～25％木質(zhì)素。其中，葡萄糖是纖維素的組成單元， 木糖是半纖維素的主要組成單元。在植物纖維材料水解液中木糖占30％左右，是僅次于葡萄 糖的糖分，因此，葡萄糖和木糖的共利用是開發(fā)木質(zhì)纖維素乙醇的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前，通過基因技術(shù)改造的釀酒酵母雖然能夠利用木糖，但由于本身代謝不傾向于木糖， 木糖的利用容易受到水解液中副產(chǎn)物的抑制。改善發(fā)酵工藝，提高水解液中木糖的利用，是 提高產(chǎn)量，減少資源浪費(fèi)的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)重組酵母利用木糖易受抑制劑影響，本發(fā)明提供了一種提高木質(zhì)纖維素水解液中木 糖利用的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:

一種提高木質(zhì)纖維素水解液中木糖利用的方法，包括如下步驟：

(1)原料預(yù)處理：使用濃度為5g/L～50g/L的酸水溶液與木質(zhì)纖維素混勻，升溫至100～ 220℃后，維持3～30分鐘，得到預(yù)處理原料；所述木質(zhì)纖維素干重與酸水溶液的重量比為1： 4～15，按重量比為1:0.2-2的比例將預(yù)處理原料分為A、B兩部分；

(2)預(yù)處理懸浮液分離：取預(yù)處理原料A部分，調(diào)節(jié)pH至4.0～6.0，混勻，分離，得 到液體和固體；

(3)液體發(fā)酵：調(diào)節(jié)步驟(2)獲得的液體的pH至5.0～7.0，接入保藏編號(hào)為CGMCCNo. 6634的重組釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)；接種量為1～15g/L；在26～37℃、 轉(zhuǎn)速為100～400rpm的條件下，或在26～37℃，通氣量為0.005vvm～0.08vvm的條件下， 培養(yǎng)12-48h；；

(4)酶解：向步驟(2)獲得的固體中加入預(yù)處理原料B部分，混合，調(diào)節(jié)pH至4.0～ 6.0，加纖維素酶和葡萄糖苷酶，使纖維素酶為10～30FPU/g，使葡萄糖苷酶為20～50CBU/g， 在30～60℃酶解12～48h；

(5)混合發(fā)酵：將步驟(3)獲得的發(fā)酵液和步驟(4)獲得的酶解液合并，混勻，調(diào)節(jié) pH至5.0～7.0；在溫度26～37℃，轉(zhuǎn)速為100～400rpm的條件下，或在26～37℃，通氣量 為0.005vvm～0.08vvm的條件下，培養(yǎng)60～120h，得到富含乙醇的發(fā)酵液。

步驟(1)所述酸優(yōu)選為硫酸、鹽酸、草酸或甲酸。

木質(zhì)纖維素優(yōu)選：玉米秸稈，高粱秸稈，甘蔗渣，玉米芯和小麥秸稈中至少一種。

調(diào)節(jié)pH的堿可以是氨水、NaOH、KOH等物質(zhì)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的方法有效降低了預(yù)處理的木質(zhì)纖維素水解液中抑制劑對(duì)重組酵母的抑制作用， 提高了重組酵母的耐受性和水解液中木糖的利用。提高木糖利用率，增強(qiáng)乙醇產(chǎn)率。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。