[发明专利]一种嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母发酵生产纤维质乙醇的方法

说明书

本发明属于纤维乙醇生产的技术领域，涉及一种利用嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母混合发酵生产纤维质乙醇的方法。包括以下步骤菌种选择：选用经定向驯化的嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母菌株；斜面培养、种子培养、种子扩培、发酵培养、直接取发酵液蒸馏获得乙醇。本发明于现有技术相比葡萄糖木糖同时利用，有效提高木糖利用率，提高了秸秆原料利用率。

技术领域

本发明属于纤维乙醇生产的技术领域，具体涉及一种利用嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母混合发酵生产纤维质乙醇的方法。

背景技术

随着世界人口的增长和可耕地的减少，粮食问题日益严峻，长期以来，粮食一直是发酵制乙醇的主要原料。在国内，随着粮食价格的逐渐放开，以粮食为原料的乙醇发酵工业成本剧增，生产难以为继，而纤维素的生物转化对解决当前世界粮食短缺和环境污染等问题具有重要意义。

富含纤维素和半纤维素的秸秆是最有潜力的乙醇生产原料，通常纤维素30％-40％，半纤维素20％-30％，木质素15％-25％。我国每年产秸秆约6.3亿吨，其中以稻草、玉米秸秆、高梁秸秆、甘蔗渣、棉秆为主。除少量用于造纸、建筑、纺织等行业，或用作粗饲料、薪柴，很大一部分未能得到充分利用，利用农作物秸秆为生产燃料乙醇的原料是重要的研究方向。然而纤维质原料水解产物的主要成分为己糖和戊糖，己糖转化为乙醇的工艺已经较为成熟，而能同化戊糖的酵母大多不能发酵戊糖生产乙醇，因此能否发酵戊糖决定植物纤维资源生产乙醇经济可行的关键因素之一。

目前应用于木糖发酵的菌株主要有树干毕赤酵母、嗜鞣管囊酵母、运动发酵单胞菌及基因工程菌株，专利CN200610070207.1公开报道了利用重组的酿酒酵母共发酵葡萄糖木糖生产酒精的方法，其利用葡萄糖和木糖混合液进行酒精发酵，发酵108h，葡萄糖利用率99.9%，木糖利用率66.9%，酒精产量54.9g/L，达理论值的82.6%。专利CN201210507118.4公开报道了一株酵母菌株及其在共发酵葡萄糖和木糖产乙醇的用途，利用葡萄糖和木糖混合液进行发酵，菌株对葡萄糖和木糖利用率均达100%，乙醇产率达理论得率的80%。专利CN201710595451.8公开报道了采用酿酒酵母和尖孢镰刀菌同步发酵共发酵生产乙醇，专利CN200710150861.8公开报道了一种利用马克斯克鲁维酵母和酿酒酵母混合发酵及其固定化发酵乳清生产燃料乙醇的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明以广泛采用的蒸汽爆破预处理工艺为前提，采用分段添加嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母混合发酵，利用两者在碳源利用上差异，高效发酵葡萄糖和木糖，提高原料利用率。

本发明所采用的技术方案是：一种嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母发酵生产纤维质乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）菌种选择：选用经定向驯化的嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母菌株；

（2）斜面培养：取嗜鞣管囊酵母菌株1-2环，接种至改良后的含琼脂1.5-2.0%YPD培养基Ⅰ，培养基Ⅰ含重量百分比的1%酵母膏，1%蛋白胨，1%葡萄糖，2%木糖，30-32℃培养36-48h；取酿酒酵母菌株1-2环，接种至含琼脂1.5-2.0%YPD培养基Ⅰ，30-32℃培养36-40h。

（3）种子培养：将步骤2中嗜鞣管囊酵母菌株挑取1-2环，接种至含重量百分比2-4%葡萄糖、3-5%木糖的麦芽汁培养基Ⅱ，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h；将酿酒酵母菌株挑取1-2环，接种至含重量百分比4-6%葡萄糖麦芽汁培养基Ⅲ，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h。

（4）种子扩培：以5-15%接种量将步骤3中嗜鞣管囊酵母种子转接至1000ml-2000ml扩培培养基Ⅳ，30-32℃，转速100-150rpm，培养16-24h，所述培养基Ⅳ为含重量百分比2-4%葡萄糖、3-5%木糖的麦芽汁培养基；将酿酒酵母菌株转接至1000ml-2000ml扩培培养基Ⅴ，所述培养基Ⅴ为含重量百分比4-6%葡萄糖麦芽汁培养基。