[发明专利]一种利用固定化酵母细胞与渗透蒸发膜耦合连续发酵葡萄糖木糖的方法

摘要

一种利用固定化酵母细胞与渗透蒸发膜耦合连续发酵葡萄糖木糖的方法，属于微生物发酵工程领域，特别涉及一种连续发酵葡萄糖木糖生产乙醇的方法。其特征是利用海藻酸钙胶珠把普通酿酒酵母细胞和嗜鞣管囊酵母细胞固定后，分别接种于两个串联的发酵罐内，并与硅橡胶渗透蒸发膜耦合连续发酵葡萄糖木糖混合液。本发明的效果和益处是，通过海藻酸钙胶珠固定酵母细胞不但使细胞浓度增高，而且减少了由于细胞的粘附所造成的渗透蒸发膜的污染及阻力；通过渗透蒸发作用减少了产物乙醇对酵母细胞的抑制作用；能够同时发酵葡萄糖和木糖；取材于植物秸秆，不采用粮食，既节省资源又减少因焚烧秸秆而造成的环境污染。

主权项

1.一种利用固定化酵母细胞与渗透蒸发膜耦合连续发酵葡萄糖木糖的方法，其特征在于以下步骤：(1)普通酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母细胞的活化培养：配置两瓶200mL细胞活化培养基，其中含葡萄糖50g·L-1，(NH4)2SO4 2g·L-1，KH2PO42g·L-1，酵母粉5g·L-1，蛋白胨5g·-1；115℃下灭菌25min，冷却至室温；在无菌操作台上将保存于斜面培养基上的两种酵母细胞放入各自的活化培养基中，在30℃，150转/分条件下摇床培养48小时；(2)海藻酸钙胶珠包埋酵母细胞：将浓度为40g·L-1的海藻酸钠溶液400mL平均分为两份，分别与活化后的普通酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母细胞混合均匀，通过蠕动泵以7.6mL·min-1的速率分别滴入浓度为60g·L-1的CaCl2溶液中，以150～200转/分不断搅拌，固化20分钟，制得直径为4～6mm的分别包埋普通酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母的固定化胶珠；(3)配置细胞增殖培养基及发酵培养基：细胞增殖培养基包含葡萄糖50g·L-1，酵母膏2g·L-1，KH2PO4 2g·L-1，MgSO40.2g·L-1，CaCl20.2g·L-1，(NH4)2SO42g·L-1；发酵培养基包含葡萄糖50g·L-1，木糖25g·L-1，酵母膏2g·L-1，KH2PO42g·L-1，MgSO40.2g·L-1，CaCl20.2g·L-1，(NH4)2SO42g·L-1；115℃下灭菌25min，冷却至室温，待用；(4)发酵罐内酵母细胞的扩增：用洗涤剂及软刷清洗发酵罐、缓冲罐、硅胶管、铁管、胶塞等，超纯水冲洗三遍并用牛皮纸包好，121℃下灭菌25min，烘干；把两个发酵罐固定于实验架上，将包埋酵母细胞的胶珠分别装入两个发酵罐中，使每个罐中胶珠总体积占整个发酵罐体积的70～80％，超纯水冲洗掉胶珠表面残留的CaCl2；串联两个发酵罐，35℃下循环发酵罐中的细胞增殖培养基，使酵母细胞适应新环境并增殖，直至葡萄糖浓度降至1g·L-1以下；(5)与渗透蒸发膜耦合，连续发酵葡萄糖木糖混合液：把细胞增殖培养基换为发酵培养基，分别于两个串连的发酵罐之间及后一个发酵罐与回收罐之间联入渗透蒸发膜组件，进行循环发酵；(6)分离乙醇：32小时后，循环发酵过程进入稳定状态，启动真空泵，进行渗透蒸发分离乙醇，分离出的乙醇蒸汽用冷阱冷凝收集于产品罐中。