[其他]利用淀粉葡萄糖苷酶和游動酵單細菌將經預處理并液化的淀粉轉化成乙醇

無效

• 申請號: 87103681
• 申請日: 1987-05-01
• 公開（公告）號: CN87103681A
• 公開（公告）日: 1987-12-09
• 發明（設計）人: 霍斯特·沃納·多爾
• 申請（專利權）人: 昆士蘭大學
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;//
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅宏

本發明涉及一種利用高效的游動酵單胞菌種，在微需氧的條件下將預處理液化的淀粉轉化成乙醇的方法。

生產乙醇的傳統方法是采用兩級間歇發酵工藝，其中，前酵包括稱之為生長階段的酵母需氧繁殖，后酵包括在存有或不存有少量氧時乙醇生產的厭氧處理。在乙醇生產的后酵期間，為進一步繁殖酵母需要略為補充空氣或氧。如果希望利用諸如沉降或離心裝置進行酵母細胞再循環，以提高總的工藝效率，則后者是必需的。由于酵母發酵內在地取決于乙醇生產速率與生長的匹配，為選擇乙醇生產的最佳條件，培養基必須補充以助生長物質或精細地控制通氣。

傳統的酵母發酵工藝（后酵）取決于具有約5～10百萬細胞/毫升規格的大的接種菌種的尺寸。優選的發酵溫度在30℃～40℃之間，並使用冷卻設備控制所產生的熱。為得到9%～11%（體積/體積）的乙醇，半連續發酵培養工藝的后酵階段時間為40～60小時。這一發酵時間可通過細胞再循環，使接種的菌種密度增加80～100倍而降低至10小時。淀粉水解物轉化成乙醇的成本率表現為：最好是在使用有3～5個供后酵處理之用的發酵罐的發酵培養工藝中，連續地添加新鮮酵母以得到最大利用效率和11%（體積/體積）乙醇。

生產乙醇的第二種方法亦為已知，該方法使用游動酵單胞菌種（見歐洲專利No.0047641-George????Weston????Ltd.）。 這一方法也是兩級處理，正如上邊所述的。但單細菌種在其生長階段（前酵）不需要添加空氣，而需要供應足夠的氮氣以保持厭氧條件。在乙醇生產的后酵處理期間，糖的濃度決不能超過6%（重量/體積），因此需要間歇地或連續地添加濃縮的糖溶液。較佳的溫度為28℃～33℃，較佳的PH值為5.5。這一方法不僅需補充氮，亦需補充營養物。

已經公開的還有第三種乙醇生產方法，該方法是在兩級發酵工藝中使用有固定化酵母或游動酵單胞菌種，各自均帶有一定量的糖（10%重量/體積）（見英國專利No.2055121-Tanabe????Sugaku????Co.Ltd.）。

第四種生產乙醇的方法是通過細胞再循環，連續地使用游動酵單胞菌（澳大利亞專利AU-B-67696/81）或在半間歇培養條件下使用絮凝的游動酵單胞菌種（澳大利亞專利AU-B-78199/81）。在這兩種情況下，發酵溫度控制在30℃，PH值在5.0，培養基含有添加5～10克/升酵母浸膏的純葡萄糖。

在酵母發酵的情況下，已知的碳源轉化的例子為蔗糖，葡萄糖，糖蜜，甘蔗汁和淀粉水解物;在游動酵單胞菌發酵的情況下，例子限于葡萄糖;在固定化細胞的情況下，限定在葡萄糖和糖蜜，而在本發明者以前的專利申請，限定在蔗糖，糖蜜，甘蔗漿，甜菜漿和葡萄糖/果糖混合物。

本發明的一個目的就是提供一種從淀粉物料，如由谷物、玉米和木薯中得到的經預處理液化的淀粉生產乙醇的方法。該方法利用以游離或固定化狀態存在的、或兩種形式均有的淀粉葡萄糖苷酶（EC3、2、1、3）和游動酵單胞菌的組合作用。

更為突出的目的是該方法提供了單級發酵處理工藝。

另一目的是該方法可在有培養基存在時進行，其中淀粉組份的濃度大于10%（重量/體積）。

本發明的再一個目的是提供這樣一種方法。該方法使用單級發酵，或者如果需要可對這一培養方法調節，例如分批加料、半連續發酵罐培養、連續或多級系統，其中的能量供給較低。

本發明的其它目的可由下面的描述中體現出來。

概括地講，本發明屬于在一個發酵罐中從預處理過的液化淀粉物料中生產乙醇的方法，其特征在于以下幾個步驟：

（a）通過淀粉葡萄糖苷酶使預處理過的液化淀粉糖化成葡萄糖;以及

（b）在有發酵培養基存在的條件下，利用微生物游動酵單胞菌將葡萄糖發酵成乙醇。

“預處理過的液化淀粉”是一種由干法或濕法研磨含植物料的淀粉而得到的麥芽素（maltrin）、糊精、淀粉、脂類以及蛋白質的復雜混合物。該產物經物理、化學或酶劑處理以降低淀粉的粘度，以便于在隨后的發酵工藝或食品工業中可使用較高的濃度。

糖化和發酵工序最好是在同一發酵容器中以單級發酵處理的形式同時進行。通過調節控制加入的淀粉葡萄糖苷酶的量來保證發酵前或發酵的同時由糖化所產生足夠的葡萄糖，以滿足游動酵單胞菌發酵生產乙醇的需要。

“單級發酵工藝”的含義為，在同一發酵容器中同時進行生長和生產兩個階段。該方法的起始既可通過向含有發酵培養基的發酵容器中添加含有游動酵單胞菌的種菌而完成，也可通過將發酵培養基加入含有一部分早先發酵操作的余物的發酵罐中而完成，該余物含有游動酵單胞菌。