[发明专利]一种提高植物秸秆发酵生产乙醇产量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及一种通过向培养基中添加锰离子提高植物秸秆发酵生产乙醇产量的方法。

背景技术

世界石油资源的日益枯竭以及不断增长的温室气体效应，使人们对非石油能源产生了极大的兴趣。利用生物质原料生产燃料乙醇部分替代化石燃料己经引起人们极大关注。燃料乙醇作为一种可再生能源，可以通过广泛的糖类物质发酵生产，其中利用成本低廉、数量巨大的纤维质类物质，例如植物秸秆生产燃料乙醇尤为引人关注。

植物秸秆是丰富的农业废弃物，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。植物秸秆在我国产量巨大，利用植物秸秆发酵生产乙醇不但缓解人类所面临的资源危机，食物短缺，环境污染等一系列问题，也为人类持续发展提供了保证。

植物秸秆发酵生产乙醇一般采用两步发酵法，即先将预处理后的植物纤维素原料水解为还原糖，然后再利用还原糖发酵得到乙醇。植物秸秆水解糖中主要含有葡萄糖和木糖，不同水解糖中两者比例有很大差异。植物秸秆发酵生产乙醇关键是提高菌体对木糖的利用率，进而提高乙醇得率。

发明内容

本发明提供一种提高植物秸秆发酵生产乙醇产量的方法，该方法以植物秸秆水解糖为发酵底物，在发酵培养基中添加Mn²⁺，通过酵母发酵生产乙醇。

本发明方法中，发酵培养基中Mn²⁺终浓度为0.2-1.0mmol/L。

优选地，发酵培养基中Mn²⁺终浓度为0.4-0.8mmol/L。

更优选地，发酵培养基中Mn²⁺终浓度为0.6mmol/L。

所述植物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆、甘蔗中的一种或几种。

所述酵母为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、假丝酵母(Candida albicans)、树干毕赤酵母(Pichia stipitis)或其基因工程改造菌。

本发明还发现，若在发酵培养基中同时添加Mn²⁺和卵磷脂，则能进一步提高发酵生产乙醇的产量。进一步地，本发明还提供了在发酵培养基中同时添加终浓度为0.2-1.0mmol/L的Mn²⁺和终浓度为50-80mg/L的卵磷脂在提高发酵生产乙醇的产量中的应用。优选地，在发酵培养基中同时添加终浓度为0.4-0.8mmol/L的Mn²⁺和终浓度为50-80mg/L的卵磷脂。

更优选地，上述卵磷脂终浓度为60mmol/L。

在本发明的一个实施例中，在发酵培养基中同时添加终浓度为0.6mmol/L Mn²⁺和60mg/L卵磷脂后，发酵终点测乙醇含量为15.46％(v/v)，残糖0.10％(w/v)，乙醇得率为0.49。

本发明所述的发酵培养基，含有以下组分：

植物秸秆水解糖以还原糖计为16％-30％(w/v)，酵母膏0.4％-0.7％(w/v)，蛋白胨0.2％-0.5％(w/v)，尿素0.01％-0.1％(w/v)，Mn²⁺0.2-1.0mmol/L，pH3.5-6.5，温度30-32℃。

优选地，本发明的发酵培养基含有以下组分：

植物秸秆水解糖以还原糖计为16％-30％(w/v)，酵母膏0.4％-0.7％(w/v)，蛋白胨0.2％-0.5％(w/v)，尿素0.01％-0.1％(w/v)，Mn²⁺0.4-0.8mmol/L，卵磷脂50-80mg/L，pH3.5-6.5，温度30-32℃。

更优选地，本发明的发酵培养基含有以下组分：

植物秸秆水解糖以还原糖计为25％(w/v)，酵母膏0.5％(w/v)，蛋白胨0.4％(w/v)，尿素0.05％(w/v)，Mn²⁺0.6mmol/L，卵磷脂60mg/L，pH3.5-6.5，温度30-32℃。

本发明提供了上述发酵培养基在发酵生产乙醇中的应用。