专利名称：以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法的制作方法
技术领域：
本发明涉及同步糖化和乙醇发酵领域，具体地说，涉及一种以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法。
背景技术：
木质纤维素是一种廉价、广泛存在的可再生资源，利用木质纤维素生产燃料乙醇是未来能源发展的一个重要方向，可以缓解能源危机，同时保护环境。蒸汽爆破法是近几年发展起来的木质纤维素预处理方法之一，但利用汽爆预处理物料生产燃料乙醇的瓶颈就是在蒸汽汽爆过程中产生的毒性物质如乙酸、糠醛及5-HMF对酵母生长及发酵的抑制作用。因此，在酶解发酵前须对蒸汽爆破处理后的物料用水洗、物理、化学和生物等方法进行脱毒。Yanling Yu (2011年)曾报道利用构巢曲霉(FLZlO)对玉米秸杆蒸汽爆破预处理未脱毒的酶解液进行生物脱毒处理，同时用酿酒酵母进行SSF (simultaneoussaccharification and fermentation,同步糖化和发酵，简称SSF),乙醇浓度达到34g/L。但生物脱毒也增加了设备投资和成本，同时该SSF体系使用的是1.3L体系发酵罐进行，但实际有效体积仅为500ml，20%(w/v)底物浓度不高，致使发酵液的乙醇含量低，工业生产需要发酵液中的乙醇基准浓度为5%以上，才使乙醇的蒸馏具有经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法。为了实现本发明目的，本发明的一种以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法(SSF)，其是以汽爆法处理的木质纤维素为原料，未经脱毒处理直接作为底物，添加由纤维素酶和￠-葡萄糖苷酶组成的混合酶，同时接种保藏号为CGMCC N0.2660的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) Y5,并加入氮源,进行乙醇发酵生产。前述的SSF法，发酵过程中按分批补料的方式向发酵体系中补加底物和混合酶。前述的SSF法，发酵体系中底物浓度控制在10%-30%(w/v)，乙酸(汽爆预处理时产生)浓度为6-20g/L。前述的SSF法，所述混合酶为纤维素酶和P -葡萄糖苷酶按等比例混合，即发酵体系中混合酶的浓度为:纤维素酶15FPU/g底物，P -葡萄糖苷酶15CBU/g底物。前述的SSF法，所接种的酿酒酵母Y5为培养至对数期的菌种，接种量为5%_10%(v/V),优选 10% (v/v)o前述的SSF法，使用的氮源为酵母膏和蛋白胨，其在发酵体系中的浓度分别为10g/L和20g/L ;或氮源使用玉米浆，其在发酵体系中的浓度为20-40ml/L。
前述的SSF 法，发酵条件为 30-37°C (优选 35°c)，200-300rpm，
发酵时间48_96h。前述的SSF法，控制发酵体系的pH值4.6-5.0 (优选pH值4.8)。前述的SSF法，木质纤维素的原料为玉米秸杆等。前述的SSF法，利用汽爆法处理玉米秸杆的条件为:将玉米秸杆粉碎为Icm以内的小段，蒸汽爆破温度200-210°C (优选205°C)，压力2MPa，保留时间5_6min (优选5min)。汽爆玉米稻杆含水率50%,未经脱毒直接用作反应底物。经测定，汽爆玉米秸杆的主要成分及百分比如表I所示:表I汽爆前后玉米稻杆主要成分含量(％，DM)
权利要求
1.以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法，其特征在于，以汽爆法处理的木质纤维素为原料，未经脱毒处理直接作为底物，添加由纤维素酶和3 -葡萄糖苷酶组成的混合酶，同时接种保藏号为CGMCC N0.2660的酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae) Y5,并加入氮源,进行乙醇发酵生产。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵过程中按分批补料的方式向发酵体系中补加底物和混合酶。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵体系中底物浓度为30%(w/v)，乙酸浓度为6-20g/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵体系中混合酶的浓度为:纤维素酶15FPU/g底物，P -葡萄糖苷酶15CBU/g底物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所接种的酿酒酵母Y5为培养至对数期的菌种，接种量为5%-10% (v/v)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的氮源为酵母膏和蛋白胨，其在发酵体系中的浓度分别为10g/L和20g/L ;或氮源使用玉米浆,其在发酵体系中的浓度为20-40ml/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵条件为30-37°C，200-300rpm,发酵时间 48-96h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制发酵体系的pH值4.6-5.0。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，木质纤维素的原料为玉米秸杆。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，利用汽爆法处理玉米秸杆的条件为:将玉米秸杆粉碎为Icm以内的小段，蒸汽爆破温度200-210°C，压力2MPa，保留时间5_6min。
全文摘要
本发明提供了一种以汽爆法预处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法，其是以汽爆法处理的木质纤维素为原料，未经脱毒处理直接作为底物，添加由纤维素酶和β-葡萄糖苷酶组成的混合酶，同时接种保藏号为CGMCC No.2660的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Y5，并加入氮源，进行乙醇发酵生产。本发明省去了蒸汽爆破预处理木质纤维素原料(如玉米秸秆)水洗脱毒步骤并得到了高浓度的发酵终产物乙醇。例如，蒸汽爆破玉米秸秆的浓度30%，同步糖化和发酵的时间96h，100ml反应器、3000ml反应器和5L发酵罐的乙醇浓度分别达到50g/L、47.8g/L和47.5g/L。大大简化了生产工艺，降低设备投资，减少水消耗，降低生产成本。
文档编号C12R1/865GK103103220SQ201310019819
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者田沈, 杨秀山 申请人:首都师范大学