[发明专利]一种纤维素乙醇的制备方法

说明书

一种纤维素乙醇的制备方法，属于生物技术领域，本发明提出的纤维素乙醇的制备方法原理清晰，通过耐寒短杆菌和酿酒酵母共发酵降解纤维素生成乙醇效果显著，能够有效分解纤维素，生成乙醇；本发明使用的生产原料为农业废弃物，菌株为筛选菌株耐寒短杆菌和保存菌株酿酒酵母BY4741，纤维素乙醇制备过程简单，成本较低，对环境无二次污染，可通过纤维素分解菌对农作物秸秆进行降解，能够得到所需求的能源物质，反应过程中对能源的需求较低，对于能源有较少的损耗，可以产生更大的经济价值，以较低的成本获得较高的经济回报，该发明在工业生产以及农业资源废弃物利用方面皆有较好的表现，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种乙醇的制备方法，具体的说是涉及一种纤维素乙醇的制备方法。

背景技术

不断发展的农业科技产生越来越多的农业废弃物，包括农作物秸秆、谷壳、果皮等，如何处理这些废弃物是现在面临的一个严峻问题。目前对于农业废弃物的主要利用方式主要集中在制作饲料和沤肥还田，大量的农业废弃物未得到合理的利用造成极大的资源浪费。

农业废弃物主要成分是木质纤维素，木质纤维素主要由纤维二糖和葡萄糖二聚体组成。现阶段研究表明，水解纤维素的复合酶，主要组分为内切葡聚糖酶，外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，由这三类酶协同作用解聚纤维素。纤维素在纤维素酶的作用下，最终被降解为葡萄糖，葡萄糖可以进一步转化为乙醇、丁醇等其他有用的化学制品。

乙醇是极有潜力代替传统化石燃料的可再生能源之一，被认为是对因滥用化石燃料而引起的环境问题的解决方案之一。据有关报道，到2024年，生物燃料产业预计将产生9.5亿美元，到2025年将取代30％的石油燃料；生物乙醇是利用植物生物质生产的，可以通过直接发酵单糖(称为第一代乙醇)或糖化复杂糖并将其发酵(称为第二代乙醇)来获得。其中第一代生物乙醇的主要原料主要以粮食为主，包括玉米、小麦等淀粉含量搞得农作物，第二代生物乙醇的生产可以使用任何纤维素材料生产。

对于纤维素生物乙醇以农工业废渣作为生产原料，以降低原料成本，增加价值，但在第一代生物乙醇向第二代生物乙醇转型的阶段需要较大的投入，因为它具有更多的步骤以及不完善的技术。然而，生产原料为农业废弃物，不与粮食生产相干扰，既解决了粮食危机，也可以缓解能源问题，同时对现阶段的农业废弃物污染起到缓解作用。并且随着研究的不断深入，生产成本也在不断降低。玉米秸秆，香蕉杆径，甘蔗渣，玉米芯，腰果苹果渣，稻草等都是生物乙醇生产纤维素来源的原料。

传统的生产乙醇的方法主要以粮食作物作为原料来进行生产和化学合成法进行乙醇的制备，以粮食为原料生产其生产原料成本较高，同时造成粮食资源的短缺；化学合成法则需要较大的能耗，生产过程中产生较多的副产物，对环境造成一定的污染，均不适宜后期大规模的推广与生产。为了解决上述问题，一种降低生产原料成本，减少生产过程中副产物产生的乙醇生产方法就尤为必要。

发明内容

本发明目的是针对目前市场上生产乙醇存在生产原料成本较高，生产过程存在副产物污染等不足，提出一种纤维素乙醇的制备方法，农作物秸秆通过耐寒短杆菌降解，最终得到葡萄糖，葡萄糖在酿酒酵母的发酵转化下生成乙醇，成本低且无二次污染，可降低生产过程中的能耗，减少次级产物的产生，可获得较好的经济效益。

本发明的技术方案：一种纤维素乙醇的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

(1)选择预先筛选出的降解纤维素的菌株：耐寒短杆菌；酿酒酵母菌株：BY4741酿酒酵母菌；将上述耐寒短杆菌接种于无菌的LB培养基中220r/min摇菌8h后备用，酿酒酵母菌接种于YPD培养基中220r/min摇菌8h后备用，作为后续发酵种子液；

(2)准备发酵产酶材料：农业秸秆粉、氯化钠、胰蛋白胨、酵母粉和蒸馏水；

(3)准备所需的仪器和设备：全温摇瓶柜、顶空气相色谱仪、离心机、pH计、玻璃棒和烧杯；