一种酿酒酵母菌株及其发酵秸秆生产乙醇的方法技术

本发明专利技术公开一种酿酒酵母菌株及其发酵秸秆生产乙醇的方法，菌种为酿酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ　ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ　ＤＱ１），保藏编号ＣＧＭＣＣ　Ｎｏ．２５２８，该菌株能够耐受秸秆水解液中甲酸，乙酸，糠醛类抑制物；可以耐受高的葡萄糖，乙醇浓度；具有宽泛的生长温度，在高温下发酵；发酵秸秆生产乙醇的方法为，两级培养种子，第一级在合成培养基培养１６～２４小时，第二级以５～１０％的接种量接入含有３０～７０％水解液的混合培养基，培养１５～２０小时，以１０％接种量接入水解液或同步糖化发酵秸秆生产乙醇。本发明专利技术的优点：适合于高固体含量秸秆酶解同步糖化发酵，发酵周期短，乙醇得率高，生产成本低，具有很好的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物发酵
，具体地说，是一种酿酒酵母菌株及其发酵秸秆生产乙醇的方法，涉及酿酒酵母菌株S"cc/2"ram;;c" cewv^ae DQ1 CGMCC No. 2528。
技术介绍
能源问题关系到民众生活、经济发展、环境保护和国家安全等重要领域， 始终是世界各国关注和研究的重点。随着化石燃料的储藏量日益减少，全球 变暖，以及人们对能源的需求，寻求可再生的能源迫在眉睫。生物乙醇能够 部分替代汽油，同时减轻温室气体的排放，正成为人们非常感兴趣的液体替 代燃料。当前乙醇主要的发酵原料是玉米等淀粉类原料，这引起粮价上涨，导致 人车争粮的局面，从长远看，必须开发新的原料从而满足大规模乙醇燃料的发展。秸秆，稻草等纤维质原料是世界资源最丰富的可再生资源，从纤维质 原料生产乙醇是一种很有前景的技术，其能够满足当今社会的能源挑战。根 据美国2005年农业和能源部的研究报告，美国如果把每年13亿吨干重的生 物质，转化为600亿加仑的乙醇，那么可以替代美国30%的交通燃料。秸秆 作为一种丰富的农业副产物，成本低廉，以它作为原料能够降低生物乙醇的 原料成本。纤维质原料生产乙醇一般包括三步预处理，酶解和发酵。现在主要的预处理方法是高温稀酸预处理和汽爆技术，预处理能够破坏原料对酶解过程 的抵抗性，但是也产生了大量的抑制物，从而抑制了酵母在水解液中的生长 与乙醇生产。为了能有效的发酵纤维素水解液，研究者提出了许多方法用于 脱除水解液中的抑制物，以提高发酵效率包括碱中和，离子交换，溶剂萃取 等方法，但这些不仅提高了成本，还增加了后续分离的难度。为了获得高的 乙醇浓度，就需要一种能够耐受高的固体原料含量，高抑制物浓度的菌株， 从而实现过程经济可行。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种酿酒酵母菌株及其发酵秸 秆生产乙醇的方法。本专利技术提供一种酿酒酵母菌株& cc/zaram>^as cerev/w'ae DQ1 ， CGMCC No. 2528;该酿酒酵母菌株的保藏单位是中国微生物菌种保藏委员会普通微生 物中心(CGMCC);保藏日期为2008年5月28日，由华东理工大学生物反 应器工程国家重点实验室生物质能源室培养制得。本专利技术的菌种具有如下特征(1) 在酵母浸膏琼脂平板3(TC培养48小时，特征为呈卵形或者椭圆形； 菌落为乳白色，表面光滑；(2) 能够发酵葡萄糖，蔗糖，不能够发酵木糖；(3) 具有宽泛的生长28 42X:温度，能够在高温30 40。C下发酵；(4) 生长pH范围2 6;(5) 秸秆发酵过程，该菌能够承受高固体下应力作用，能够耐受高糖浓度，(6) 在含有抑制物浓度，甲酸0 4g/L，乙酸l 10g/L，糠醛0 5g/L， 羟甲基糠醛0 5g/L，能够耐受抑制物的作用；(7) 培养方法为在摇瓶或反应器内，温度控制37'C，转速150rpm， YPD培养基培养或用含有KH2(P04)3 l 3g/L， MgSO40.2 2g/L， (NH4)2S04 l 3g/L，酵母萃取粉或者玉米浆为0.5 2g/L，优选酵母萃取粉；YPD是指 含有浓度为葡萄糖20g/L，蛋白胨20g/L，酵母萃取物10g/L的培养基。一种利用酿酒酵母菌株发酵秸秆生产乙醇的方法，其步骤为，(1) 酵母菌株驯化从酵母菌种保藏平板选取单菌落或甘油管，接种于 合成培养基，温度30 37°C，摇床转速100 200rpm，培养16 24小时，OD600 在5 12，以1% 15% (v/v)的接种量接入到含20%水解液的混合培养基培 养，培养15 24小时，然后依次转接入含有40%， 60%， 80%， 100%水解液 的混合培养基，对菌种进行逐步的驯化；所述的合成培养基中的葡萄糖，浓度为15 25g/L;所述的OD6oo指的是某种溶液在600nm波长处的吸光值；所述的混合培养基中的葡萄糖，浓度为40 60g/L;所述的混合培养基中的营养盐，组份浓度分别为KH2(P04)3 l 3g/L， MgS04 0.2 2g/L， (NH4)2S04 l 3g/L，酵母萃取粉或者玉米浆为0.5 2g/L， 优选酵母萃取粉；(2) 两级发酵种子的制备从菌种保藏平板或冷冻的甘油管中，首先在 摇瓶中合成培养基培养，温度30 37。C，摇床转速100 200rpm，培养16 24小时，然后再以1 15%的接种量，接入含有30 50%水解液的混合培养 基中，转速为150 200rpm，培养18 24小时，然后5 10%的液体接种或 离心后获取等量的细胞接种发酵；所述的水解液是指秸秆稀酸预处理液或者蒸汽爆破秸秆酶解后离心所获得的上清液，其中，秸秆稀酸预处理液是将将秸秆在170 20(TC，硫酸为0.5 5%(w/W)，处理时间为1 5分钟，获得的液体组份；蒸汽爆破秸秆酶解后离 心所获得的上清液是在发酵罐中固体质量分数为10 20%(w/w)，加酶量在 5 20FPU/gDM， FPU指纤维素酶液中的纤维素酶活，DM是指秸秆干重，50°C 水解48 72小时，获得的固液混合物10000卬m，离心10分钟获得上清液；(3) 种子的扩大培养根据发酵罐的装液量大小，可以扩大培养种子液 的体积，其方法是，两级培养后的种子以1 15%的接种量，接入水解液中通 气搅拌培养种子，逐次扩大获得更多的种子培养液；(4) 接种与发酵在发酵罐中加入预处理秸杆原料，调整固体含量，利 用纤维素酶在发酵接种前预先酶解时间为0 24小时，酶解温度在45 55°C， 用酸或碱调节pH控制在4.5 5.0，发酵温度为30 40°C，发酵周期为48 84小时；以10%的接种量接入两级或多级培养所获得的种子，实现同步糖化 发酵生产乙醇；在发酵罐中加入预处理秸杆原料的方式为一次加入或者分批加入，固体 质量分数为15 32%;所述的纤维素酶液为纤维素酶和纤维二糖酶两种酶的混合或者一种同时 含有纤维素酶和纤维二糖酶的酶液，加酶量为5 20FPU/DM;所述的预先酶解是指加入酵母菌种之前，水解秸秆0 24小时，发酵罐 中加入营养盐，组份浓度分别为KH2(P04)3 l 3g/L， MgS04 0.2 2g/L， (NH4)2S04l 3g/L，酵母萃取粉或玉米浆为0.5 2g/L，优选酵母萃取粉；所述的酸选自浓度为98%的硫酸；所述的碱选自饱和氢氧化钙溶液，氢氧化钠溶液或者氢氧化钠固体中的一种，优选饱和氢氧化钙溶液；氢氧化钠溶液浓度为50%; 所述的酵母菌种为酿酒酵母CGMCC No. 2528;在所述的混合培养基，水解液，发酵罐中含有抑制物，组份浓度为甲酸0 4g/L，乙酸l 10g/L，糠醛0 5g/L，羟甲基糠醛0 5g/L，酵母菌种CGMCC No. 2528能够耐受抑制物的作用；所述的秸杆选自玉米秸杆，汽爆玉米秸杆，小麦秸秆或者稻子秸秆中的 一种，优选为汽爆玉米秸杆。图1为本专利技术适合于秸秆乙醇发酵的酿酒酵母培养及其应用方法示意图。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是(1) 本专利技术是基于发酵菌株在含有抑制物的培养基中培养驯化能够提高 其水解液耐受性，采用两级培养扩大提高了菌种的水解液存活能力，縮短了 发酵时间，降低了成本，提高了乙醇产率和得率，适用于大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酿酒酵母菌株，其特征在于，酿酒酵母菌株为Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ　ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ　ＤＱ１，在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（ＣＧＭＣＣ）登记保藏，保藏日期为２００８年５月２８日，保藏编号为ＣＧＭＣＣ　Ｎｏ．２５２８。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍杰，楚德强，张建，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]