本发明专利技术涉及一种木质纤维素水解产物的原位脱毒乙醇发酵方法，其将Ｙ５和ＣＢＳ６０５４分别接种于含有木质纤维素稀酸水解液的发酵培养基中，进行原位脱毒乙醇发酵。该方法能高效代谢木质纤维素稀酸水解产物中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速代谢糠醛和５－羟甲基糠醛，乙醇产率为０．４４ｇ／ｇ，达到理论值的８７．５％，并且不需要进行任何脱毒处理，设备要求简单，操作方便，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种木质纤维素水解产物的原位脱毒乙醇发酵方法， 具体地说，是将一种能高效代谢木质纤维素稀酸水解液中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速代谢抑制因子糠醛和5-羟甲基糠醛的复合菌，接种 到含木质纤维素稀酸水解液的发酵培养基中进行原位脱毒乙醇发酵。
技术介绍
在以木质纤维素为原料生产乙醇的研究开发领域中，木质纤维素 稀酸水解被认为是最容易实现商业化的生产工艺，国内外在该领域进 行了大量深入的研究。但到目前为止，国内外在稀酸水解木质纤维素 生产燃料乙醇方面还存在着一些问题，其中主要的技术瓶颈之一是水 解糖液的高效乙醇发酵，包括高效利用木糖产乙醇、耐/分解抑制剂 的微生物菌种。能够进行木糖乙醇发酵的天然菌种很少，目前研究较为深入的 尸/c/z/as印zto能发酵木糖且具有很高的乙醇产率，Lohmeier-Vogd等人 研究发现，/^印z'&对木质纤维素稀酸水解产物中的糠醛、羟甲基糠 醛和乙酸等抑制因子比较敏感。只有少数酵母菌能耐受木质纤维素稀 酸水解产物中较高浓度的抑制因子，如&cc/^ram3;c&s ce^Ww'ae TMB 34肌5!cereWw'ae 7"MS 3006, Cbm'oc/za"a /z,gw'an'a 7V/ / ZJ(7(l/6等， 但是它们却不能代谢木糖产乙醇。水解产物中的抑制因子会影响微生 物的生长和发酵能力，其中糠醛和5-羟甲基糠醛(5-HMF)是最为主 要的抑制因子。发酵前通常要对水解液进行脱毒处理，这就需要添加 处理设备，并要使脱毒设备与发酵工艺很好整合，因而提高了整个乙 醇发酵工艺的复杂性并提高了生产的成本。为了对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒(即该发酵菌种在 进行乙醇发酵的同时能高效代谢发酵液中毒性物质，不需进行任何脱 毒预处理乙醇发酵就能正常进行的发酵过程)及葡萄糖和木糖的乙醇 发酵，本专利技术研究人员利用一种能高效代谢葡萄糖产乙醇并高效代谢抑制剂，但不能代谢木糖产乙醇的酿酒酵母菌株S cweWs/"e Y5,与 高效代谢木糖产乙醇并且对抑制剂敏感的菌75劝^泡CBS6054组成复合菌，对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒乙醇发酵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种木质纤维素水解产物的原位脱毒乙醇 发酵方法。为实现上述目的，本专利技术研究人员首先研究出 一种酿酒酵母菌《 Y5,该酵母菌能高效代谢葡萄糖产乙醇并高效代谢抑制剂， 进而将酿酒酵母菌Y5与高效代谢木糖产乙醇并且对抑制剂敏感的菌 P幼)^/sCBS6054组成复合菌，对木质纤维素水解产物进行原位脱毒 乙醇发酵。酿酒酵母菌Y5是由本实验室从酒精厂下水污泥中分离获得，该 菌株已于2008年9月4日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通 微生物中心，地址北京巿朝阳区大屯路中科院微生物研究所，其分类 命名为Saccharomyces cerevisiae Y5 ，保藏编号CGMCC NO. 2660 。上述酿酒酵母菌Y5，其具有如下特点1、 能够发酵葡萄糖产乙醇；2、 能够降解糠醛和5-HMF;3、 可絮凝，可以在发酵罐中实现固定化，达到高密度培养和酒 精发酵的目的，使酒精发酵的平均发酵时间缩短；4、 发酵速度快，能够耐受最高50-130g/L的乙醇；5、 与毕赤酵母具有很好的混合发酵兼容性。 酿酒酵母菌Y5能高效代谢葡萄糖产乙醇并高效代谢抑制剂，但其不能代谢木糖产乙醇。本专利技术提供的复合菌，其含有51. Y5和P W/ptoCBS6054 。 以重量计每克复合菌中S. cerev/sz'ae Y5与P s印/toCBS6054的菌数比为1:5-5:1,优选1 : 1。其中，菌种S. cem^/aeY5由本实验室筛选及保藏。菌种户W扭他 CBS6054购自美囯ATCC。该复合菌能对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒乙醇发酵， 即，高效代谢木质纤维素稀酸水解液中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速 代谢抑制因子糠醛和5-羟甲基糠醛。本专利技术提供的Y5和CBS6054复合菌可广泛应用于木质纤维素稀 酸水解产物的原位脱毒乙醇发酵。本专利技术的木质纤维素稀酸水解产物的原位脱毒乙醇发酵方法，其 将Y5和CBS6054分别接种于含有木质纤维素稀酸水解液的发酵培养 基中，在25。C-38。C ，优选30。C ， 0rpm-500rpm,优选80 rpm，培养8-72h， 优选72h。其中，按照每ml发酵培养基106cfU-101()cfu的量接种Y5和 CBS6054，所述发酵培养基是以酵母膏10g/L、蛋白胨20g/L、木质纤 维素稀酸水解液100ml,在pH5.0-5.5, 121。C下，灭菌20min后制得。Y5和CBS6054分别在葡萄糖20g/L,酵母膏10g/L，蛋白胨20g/L， pH5.0-5.5, 121。C下，灭菌20min的培养基下，培养增殖。本专利技术的木质纤维素水解产物的原位脱毒乙醇发酵酿方法，其具 有如下优点1、 酿酒酵母菌Y5和CBS6054复合菌，能高效代谢木质纤维素 稀酸水解产物中的葡萄糖和木糖，并能快速代谢谢糠醛及5-羟甲基糠 醛等乙醇发酵抑制因子。2、 用酿酒酵母菌Y5和CBS6054复合菌进行乙醇发酵，不需要进行任何脱毒处理，设备要求简单，操作方便，成本低。3、能够解决单个菌株不能耐毒或不能发酵木糖产乙醇的缺陷。 提高工业产率，降低工业成本。附图说明图l (A)为Y5葡萄糖乙醇发酵； 图l (B)为Y4葡萄糖乙醇发酵； 图l (C)为CBS6054葡萄糖乙醇发酵； 图2为CBS6054木糖乙醇发酵； 图3 (A)为Y5混合糖乙醇发酵； 图3 (B)为Y4混合糖乙醇发酵； 图3 (C)为CBS6054葡萄糖乙醇发酵； 图4为复合菌Y5 + CBS6054混合糖乙醇发酵； 图5为复合菌Y4 + CBS6054混合糖乙醇发酵； 图6为复合菌Y5 + CBS6054的木质纤维素稀酸水解液的原位脱毒 乙醇发酵；图中"+ "表示加入糠醛1.37g/L和5-HMF0.47g/L。 具体实施例方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的 限制。实施例l本专利技术复合菌对木质纤维素水解产物的原位脱毒乙醇发酵 菌种S. cwev/w'aeY5 (Y5)和/.on'e"tato Y4(Y4)由本实验室筛选及保藏。菌种户W^to CBS6054 ( CBS6054 )购自美国ATCC。增殖培养基的制备葡萄糖20g/L、酵母膏10 g/L、蛋白胨20 g/L,pH5.0-5.5， 121°C灭菌20min。发酵培养基的制备酵母膏10g/L、蛋白胨20 g/L、木质纤维素稀酸水解液100ml(其中葡萄糖为15.4 g/L,木糖6.6 g/L,糠醛1.37g/L, 5-HMF0.47 g/L，乙酸10 g/LCa(OH)2调节水解液pH到5.0 )， 115。C灭菌30min。将菌种Y5和CBS6054分别接种于100ml增殖培养基中，30°C、 150rpm培养12-14h,得到菌种的活菌数分别为107cfo/L、 108cfo/L。将CBS6054、Y5种子液各5ml共同接种于100ml发酵培养基中, 30 。C、 80rpm培养72h。实验例1单一菌种Y5、 Y4、 CBS6054的乙醇发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种酿酒酵母菌（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）Ｙ５，保藏号ＣＧＭＣＣ Ｎｏ．２６６０。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀山，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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