專利名稱：一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法
技術領域：
本發明提供了一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養基，固定化酵母發酵產乙醇的方法。
背景技術：
隨著國際上石油資源的日趨緊張及污染減排壓力的不斷增大，以燃料乙醇為代表的清潔能源受到廣泛的關注，其中研究的熱點之一便是燃料乙醇。燃料乙醇是一種可以代替石油用作燃料的再生性能源，也是一種重要的基本化工原料。自從20世紀70年代石油危機之后，隨著人們對可再生資源重視程度的增加，燃料乙醇的開發受到更多的關注，使其工業化生產面臨前所未有的發展機遇。生物質資源具有生產量大、可再生和種類豐富多樣等特點，是最有潛力的可替代石油的能源和原料之一。人們正在積極尋找替代能源一燃料乙醇，燃料乙醇作為燃料利用的綜合效益激發人們對其生產成本和效率進行研究，以期獲 得高效發酵菌株、低成本底物和最佳發酵條件。燃料乙醇作為替代石油能源的綠色可再生能源在全世界引起廣泛關注，在歐美和巴西等國得到快速發展。另一方面，陶瓷固定化技術是將活的細胞密集于陶瓷之上并不斷繁殖，形成高密度生物催化劑，進而可以大幅度提高參加反應的微生物濃度，提高催化效率；并克服了傳統固定載體的穩定性、機械強度低等缺點。
發明內容
本發明提供了一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養基，固定化酵母發酵產乙醇的方法。I. 一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法，將泡沫多孔陶瓷置于裝有IOOmL濃度為IO8個/mL酵母懸液的高腳燒杯中，在20°C下，搖床頻率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h。取固定酵母后的陶瓷移入裝有IOOmL蔗汁培養基的高腳燒杯中，進行靜止發酵，54 h后測定發酵液酒精度。2.步驟I所述的蔗汁培養基為甘蔗榨汁，過濾，調節pH值至4. 4，滅菌。3.步驟I所述的菌懸液為將培養成熟的酵母在無菌條件下，接種I環到錐形瓶中的液體種子培養基中，150 r/min、28°C培養24h后離心IOmin (3000 r/min)棄去上清液，用無菌生理鹽水洗滌菌體3次后用無菌水制備菌懸液(O. 2g濕菌體/mL)，置于4°C冰箱中備用。4.步驟I所述的最佳發酵溫度為29°C。5.步驟I所述的最佳發酵pH值為5. 5。6.步驟I所述的最佳糖錘度為18° Bx。本發明的有益效果在于本發明對適合乙醇發酵的釀酒酵母發酵性能進行研究，并以泡沫多孔陶瓷為固定化載體，對固定化發酵工藝進行優化，為陶瓷固定化酵母發酵蔗汁制取燃料乙醇提供科學依據。
圖I不同溫度對乙醇發酵的影響。圖2不同pH值對乙醇發酵的影響。圖3不同培養基糖錘度對乙醇產量的影響。
具體實施例方式下面的實施例對本發明作詳細說明，但對本發明沒有限制。本專利所用的菌株為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CICC 31077,保藏于中國工業微生物菌種保藏管理中心。實施例I
本實施案例說明不同發酵溫度對乙醇發酵的影響，為探討不同發酵溫度對乙醇產量的影響，使用不同發酵溫度進行乙醇發酵，結果如圖I所示。在pH值4. 5，糖錘度18° Bx條件下靜止發酵54h，得到溫度對乙醇濃度影響關系圖。如圖I所示，隨著溫度升高，最終發酵液乙醇含量先升高后降低，在29°C時達到最大。在發酵速率方面，隨著溫度升高，發酵速率逐漸升高，32°C時，酵母發酵速度要略高于29°C。可知在這一溫度范圍內，隨著溫度升高酵母生長繁殖越快；但如果溫度過高，則酵母生長過快，菌體數目過多，使有氧呼吸消耗更多發酵底物，反而不利于最終產物的積累。綜合發酵速率和乙醇最終濃度，發酵溫度在29 °C時，最有利于乙醇發酵。實施例2
本實施案例說明不同初始PH值對乙醇產量的影響，為探討不同初始pH值對乙醇產量的影響，使用不同初始PH值進行乙醇發酵，結果如圖2所示。
在溫度29°C，糖錘度18° Bx條件下靜止發酵54 h，得到pH值對乙醇濃度影響關系圖，如圖2所示，初始pH值在5. 5時，最終乙醇濃度最高。但從發酵過程可以看出，pH值為5. O時，前期((Γ27 h)發酵速率明顯高于pH值5. 5，乙醇濃度也最高，而后期則相對減緩。造成這一現象原因可能是乙醇發酵過程中會產生大量CO2使發酵液pH值降低，使發酵后期，pH值5. 5時更有利于酵母發酵乙醇，因為最終發酵液乙醇濃度更高。由此可知pH值5. 5較適宜酵母蔗汁乙醇發酵。實施例3
本實施案例說明不同培養基糖錘度對乙醇產量的影響，為探討不同培養基糖錘度對乙醇產量的影響，使用不同培養基糖錘度進行乙醇發酵，結果如圖3所示。在29°C，pH值5. 5條件下靜止發酵54h，得到糖錘度對乙醇濃度影響關系圖，如圖3所示。隨著培養基錘度升高，乙醇含量越大。錘度為22° Bx時，乙醇濃度最高。但錘度為22° Bx時，乙醇濃度僅比18° Bx時略高，且發酵速率比18° Bx低。由于發酵液蔗汁原始錘度為18° Bx，如果要提高發酵液錘度，需對發酵液進行濃縮，因而將會增加能源消耗，極大地增加發酵成本,但乙醇濃度提高很少。綜合來看，糖錘度為18° Bx時，適合蔗汁乙醇發酵。
權利要求
1.一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法，將泡沫多孔陶瓷置于裝有IOOmL濃度為IO8個/mL酵母懸液的高腳燒杯中，在20°C下，搖床頻率120r/min，吸附90min，取出放入烘箱，于40°C下烘10 h ;取固定酵母后的陶瓷移入裝有IOOmL蔗汁培養基的高腳燒杯中，進行靜止發酵，54 h后測定發酵液酒精度。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，蔗汁培養基為甘蔗榨汁，過濾，調節PH值至4. 4，滅菌。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，菌懸液為將培養成熟的酵母在無菌條件下，接種I環到錐形瓶中的液體種子培養基中，150 r/min、28°C培養24h后離心IOmin棄去上清液，用無菌生理鹽水洗滌菌體3次后用無菌水制備菌懸液，置于4°C冰箱中備用。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵溫度為29°C。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵pH值為5.5。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，糖錘度為18°Bx。
全文摘要
本發明提供了一種利用固定化酵母發酵產乙醇的方法，利用泡沫多孔陶瓷為固定化載體，以甘蔗汁為培養基，固定化酵母發酵產乙醇的方法。
文檔編號C12N11/14GK102851320SQ20121030454
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學品有限公司