[发明专利]一种提高木质纤维素酶解发酵产乙醇得率的方法

说明书

本发明属于木质纤维素酶解发酵制备燃料乙醇技术领域，公开了一种木质素两亲聚合物提高木质纤维素酶解发酵产乙醇得率的方法。该方法具体步骤是：将100质量分预处理后的木质纤维素分散于330~5000质量分的缓冲溶液中，加入0.5~50质量分的木质素两亲聚合物，再加入5~30FPU/g的纤维素酶（以绝干木质纤维素的质量计），然后加入酿酒酵母，在30~45℃下反应48~120h，获得发酵液。本发明不仅可以有效地提高木质纤维素酶解发酵的乙醇得率，而且不需要额外的设备，工艺简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及木质纤维素酶解发酵制备燃料乙醇技术领域，特别是涉及一种利用木质素两亲聚合物促进木质纤维素酶解发酵产乙醇的方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭，人类正面临着能源短缺、资源匮乏的危机，同时化石燃料在使用过程中产生的废气、废水等对生态环境造成了严重的污染。因此，寻求绿色、天然可再生的清洁能源来代替传统化石燃料是大势所趋。生物质能源领域中备受关注的燃料乙醇可以降低汽油的使用量，使汽油的燃烧更加充分同时可以减少有害气体的排放。木质纤维素生产燃料乙醇通常包括预处理，酶解，发酵，蒸馏等工艺，但目前该工艺正面临着酶解发酵效率低、乙醇得率低、蒸馏成本高昂等一系列问题，制约了燃料乙醇的工业化生产。

针对酶解发酵效率低等问题，国内外众多学者已展开了研究。研究发现，添加聚乙二醇和吐温等非离子表面活性剂可以提高木质纤维素的酶解发酵效率。Lee等研究发现Tween系列非离子表面活性剂能够促进发酵，提高乙醇产率（Biotechnology Letters,1996, 18(3): 299-304）。Liu等研究发现添加250g/L的PEG-1000可以显著减轻2g/L苯酚、愈创木酚、糠醛、5-羟甲基糠醛等抑制物对葡萄糖发酵的影响，从而提高乙醇得率（Scientific Reports, 2016, 6: 1-16）。但是PEG，Tween等非离子表面活性剂价格昂贵，不利于降低生物乙醇的生产成本。

因此，有必要开发一种工艺简单、成本低廉的提高木质纤维素酶解发酵产乙醇得率的方法。

发明内容

为了克服木质纤维素酶解发酵效率低、乙醇得率低、生产成本高等问题，本发明的目的在于提供一种以木质素两亲聚合物为助剂来提高木质纤维素酶解发酵产乙醇得率的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种提高木质纤维素酶解发酵产乙醇得率的方法，该方法以木质素两亲聚合物作为助剂来进行木质纤维素的酶解发酵。

上述方法具体包括以下步骤：

（1）称取酿酒酵母置于20g/L的无菌糖水中，配置成浓度为50g/L的酵母悬浮液，在30~35℃下活化20~40min作为酵母种子液；

（2）将100质量分的木质纤维素加入到330~5000质量分的缓冲溶液中，再加入0.5~50质量分的木质素两亲聚合物、5~30FPU/g以绝干木质纤维素质量计的纤维素酶和1-8质量分步骤（1）所述的酿酒酵母种子液；

（3）将上述混合液在30~45℃下进行同步糖化发酵，发酵时间为48~120h。

所述的木质纤维素预先经过预处理，预处理为稀酸预处理、蒸汽爆破预处理、亚硫酸盐法预处理或有机溶剂预处理。

所述的木质纤维素为松木、杨木、桉木、玉米芯、玉米秸秆、麦秆、稻草、甘蔗渣和糠醛渣中的至少一种。

所述的缓冲溶液为醋酸-醋酸盐缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液或磷酸盐缓冲液。

所述的缓冲溶液pH优选为4.5~6.5。

所述的木质素两亲聚合物为木质素磺酸钠、季铵化木质素磺酸钠或胺化木质素磺酸钠中的至少一种。

所述的木质素磺酸钠优选为制浆造纸副产物。