[发明专利]一种利用甘蔗叶制备乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质化工技术领域，涉及一种生产乙醇的方法，具体涉及一种利用甘蔗叶为原料生产乙醇的方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和持续发展的重要物质基础，利用化石能源所造成的环境污染和气候变化对人类生存和发展也提出了严峻挑战。这使得开发新型、清洁、可再生的新能源变得非常必要和紧迫。乙醇作为燃料使用具有许多优势：乙醇可以采用可再生的生物质制取，不存在资源枯竭问题；乙醇生产具有比较成熟技术和比较完善的工艺；乙醇作为液体燃料具有能量密度大，储存使用方便，毒性低，而且可以生物降解；乙醇不含硫及灰分，乙醇燃烧主要产生二氧化碳和水，二氧化碳参于全球碳循环，因此燃烧后尾气污染小，并且不增加温室气体排放量；乙醇的辛烷值比汽油高许多，乙醇既是抗爆剂，又是助燃剂，所以用乙醇替代部分化石燃料，可消除空气中的铅的污染，减少温室气体二氧化碳的积累。目前，通过发酵玉米淀粉、薯类物质等已经实现第一代燃料乙醇产业化。比如美国以玉米为原料，欧洲则主要以小麦为原料，我国也发展了以玉米和小麦为原料的乙醇工业。近年来，由于以粮食为原料的燃料乙醇发展迅速，导致国内外粮食价格大幅度上涨，而且生产生物燃料会耗费太多的土地。

我国是农作物秸秆的生产大国，因此我国发展木质纤维原料进行燃料乙醇生产具有原料优势。甘蔗属于单子叶多年生禾木科植物，是人类迄今所栽培的生物量最高的大田作物，主要用于生产白砂糖。甘蔗经过制糖加工后所剩余的甘蔗叶富含纤维素、半纤维素和木质素等成分，但大多被丢弃于田中或燃烧，不仅造成资源浪费，还会污染环境。本发明人以甘蔗叶为原料，利用黄孢原毛平革菌预处理和酿酒酵母发酵的方法对其进行发酵生产乙醇，不仅解决了甘蔗叶的重新利用问题，还为燃料乙醇的生产提供了一种途径。

发明内容

本发明是通过以下技术方案实现的：

（1）黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）的培养：

种子培养基配方：酵母膏，蛋白胨，磷酸二氢钾，氯化钠，氯化镁，硫酸亚铁，其余为水，pH6.0；121℃灭菌20分钟；

取黄孢原毛平革菌的菌种按照10⁵/ml的接种量接种于种子培养基，36℃培养48-56小时，之后离心收集培养物，置于4℃，待用。

（2）甘蔗叶的预处理：

收集甘蔗叶，烘干，爆破粉碎，过60目筛，得到粉碎的甘蔗叶；之后将粉碎后甘蔗叶采用0.5%的稀盐酸处理；处理完毕，离心取上清，添加蛋白胨至终浓度3g/L以及磷酸二氢钾至终浓度0.5g/L，调节 pH至6.0。将培养待用的黄孢原毛平革菌按照10⁷-10⁸/ml的接种量加入上述液体中，36℃培养36-48小时。

（3）甘蔗叶的酶解：

黄孢原毛平革菌处理完毕，离心取上清，在上清液中分别按照10U/mL和20U/mL的比例添加α-淀粉酶和β-葡萄糖苷酶，37℃酶解20-30小时。

（4）酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）发酵产乙醇：

将上述酶解液加热至沸腾，灭酶处理5分钟，待冷却至室温，将其配制成发酵培养基，1L酶解液中添加酵母膏2g/L，蛋白胨3g/L，氯化钠5g/L；调节pH至7.0，121℃灭菌20分钟；在上述培养基中按照10⁶-10⁷/ml的接种量接入酿酒酵母，厌氧发酵，38℃培养24小时，生产乙醇。

本发明的有益效果：

本发明以甘蔗叶为原料，采用酿酒酵母发酵生产乙醇，乙醇的平均浓度可达19.8g/L；黄孢原毛平革菌可以有效地处理甘蔗叶中的木质素，而α-淀粉酶和β-葡萄糖苷酶可以讲纤维素类物质降解为单糖，从而可以提高甘蔗叶中乙醇的转化效率，乙醇的平均转化率达到理论转化率的83%。本发明为甘蔗叶的再利用提供了一种新途径。

具体实施方式

实施例1：

以甘蔗叶为原料制备乙醇，包括以下步骤：

（1）黄孢原毛平革菌的培养：

种子培养基配方：酵母膏3g/L，蛋白胨8g/L，磷酸二氢钾1g/L，氯化钠6g/L，氯化镁0.5g/L，硫酸亚铁0.3g/L，其余为水，pH6.0；121℃灭菌20分钟；

取黄孢原毛平革菌的菌种按照10⁵/ml的接种量接种于种子培养基，36℃培养48小时，之后离心收集培养物，置于4℃，待用；离心条件为10000rpm，15分钟。

（2）甘蔗叶的预处理：