[发明专利]自絮凝酵母发酵木糖渣酶解液制备乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，尤其涉及到一种新型的用于乙醇发酵的自絮凝酵母菌株以及利用该菌株发酵木糖渣酶解液生产乙醇的工艺路线。 

背景技术

现代社会和工业发展对能源和资源的需求日益增加，开发可再生生物能源是维持社会可持续发展的必要条件。在新兴能源领域，燃料乙醇作为唯一可大规模替代车用运输燃料的生物能源，已成为世界各国竞相开展研究的热点。一代的燃料乙醇生产采用淀粉糖化发酵工艺。采用该工艺，每生产1吨淀粉，大约要消耗3吨谷物。中国是人口大国，以谷物作为原料进行乙醇生产势必会造成粮食资源短缺问题。因此，采用富含纤维素的生物质资源作为原料生产二代燃料乙醇技术正在悄然兴起。生物质资源除了纤维素外，还含有半纤维素和木质素等干扰纤维素水解的物质，需要将其去除才能被微生物利用。传统的生物质到乙醇的生产包括预处理，纤维素分离，酶解糖化，生物发酵等步骤。这些复杂的过程增加了纤维素乙醇的生产成本，使二代燃料乙醇的生产仍停留在研发阶段。 

木糖渣是木糖生产过程中的副产物，而木糖通常是由生物质(玉米芯、甘蔗渣)中的半纤维素降解得到的。由于木糖生产中，90％以上半纤维素已经得到去除，因此木糖渣中的纤维素含量非常高(65％左右)，是理想的二代燃料乙醇的原料。目前，大规模应用于木糖生产的方法主要有酸水解法(ZL200480016169.0，ZL200710112975.3)和蒸汽爆破方法(ZL20131047000.3)。其中酸水解主要是用1.4-2.0％的硫酸在0.11-0.15Mpa下水解90-150min；蒸汽爆破则是先用0.1-0.2％的硫酸浸泡，再在0.4-1.8Mpa压力下进行瞬时喷爆。上述两种方法得到的木糖渣在结构上有所差异，酸水解对于木质素和纤维素的交联结构破坏程度较低，因此酸水解后的木糖渣较难直接被纤维素酶水解，通常需要碱液处理后才能糖化(ZL200910090186.3，ZL201210332435.7)；而蒸汽爆破对于木质素的破坏程度较高，同时压力差形成的剪切力能够增加纤维素的比表面积和表面孔隙率，使蒸汽爆破后的木糖渣能够直接被纤维素酶糖化。 

目前用于燃料乙醇的发酵菌株集中在运动发酵单胞菌(ZL200880119451.X)以及酿酒 酵母(201010111324.4)。然而上述菌株均为游离细胞，在连续发酵过程中易随发酵液流出，从而降低了发酵罐中的细胞浓度，延长了平均发酵时间。采用吸附、包埋或交联技术可以实现发酵菌株的固定化，从而解决游离细胞连续发酵的问题，但固定化材料的使用增加了乙醇发酵的成本，且操作复杂。自絮凝酵母是指在发酵过程中能够自发形成毫米级松散颗粒的特殊菌株，利用自絮凝酵母可以实现燃料乙醇的无载体固定化发酵，从而有效提高乙醇生产效率，同时降低菌体分离成本。目前报道过的自絮凝酵母均是以具有自絮凝能力的粟酒裂殖酵母和乙醇发酵性能优良的酿酒酵母通过常规酵母细胞原生质体融合技术得到的融合株(ZL01138778.5)。本课题组经过长期的研究，从自然界中筛选到了一株天然的发酵生产乙醇的自絮凝酵母，经过18SrDNA序列信息比对该酵母与Lachancea fermentati具有100％的同源性，故将其命名为Lachancea fermentati Y309(GenBank Accession No.KJ451620)。该菌株目前已经保藏在国家知识产权局指定的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，登记号8844，保藏时间为2014年2月24日，保藏地址为中国科学研究院微生物研究所，北京市朝阳区北辰西路1号院3号。 

发明内容

本发明的目的在于能够提供一种具有自絮凝特征的乙醇发酵菌株，同时提供一种利用木糖渣酶解液发酵生产乙醇的方法。 

一种发酵生产乙醇的自絮凝酵母，其拉丁文名为Lachancea fermentati Y309，保藏号为CGMCC No.8844。 

一种利用木糖渣酶解液发酵生产乙醇的方法，包括以下步骤： 

(1)根据来源不同本专利使用的木糖渣分为两种，其中木糖渣A为玉米芯酸解残渣，木糖渣B为玉米芯蒸汽爆破残渣。对于木糖渣A，需要先将木糖渣在碱性溶液中进行预处理，然后再将预处理后的木糖渣A进行酶解糖化；对于木糖渣B，则直接将其进行酶解糖化。