[发明专利]一种提高木质纤维素水解液中木糖利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素乙醇技术领域，具体地涉及一种提高木质纤维素水解液中木糖利用的 方法。

背景技术

因液体燃料方便运输和便于利用，成为重要的工业和日常能量来源，石油是目前全球使 用最多的液体燃料，但是，石油资源不可再生且CO₂和其他污染气体的排放会导致环境的恶化。 发展可再生的清洁能源成为我国的能源发展战略的重中之重。乙醇作为可替代的清洁液体能 源受到广泛的关注和重视，传统生产乙醇的方法是以粮食为原料，采用酵母直接发酵的方法 产生乙醇，但此种方法需要消耗大量的粮食，面临“与人争地，与人争粮”的问题。人们逐 渐将目光投向农业废弃物，如玉米秸秆，高粱秸秆，小麦秸秆等，因农业废弃物也是碳水化 合物，并且每年产量巨大，只玉米秸秆，高粱秸秆，小麦秸秆等便有7亿吨每年，这些废弃 物得不到有效利用便会被农民烧掉，不仅浪费能源而且污染环境。利用农业废弃物即木质纤 维素经过预处理后经过酶解得到的葡萄糖和木糖可以被酵母菌所利用产生纤维素乙醇，采用 这种方法即保护了环境，有效利用了资源，又得到了清洁能源，是非常有前途的能源利用方 式。

木质纤维素主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，在农业废弃物中三者的含量大约为： 30％～40％纤维素，20％～30％半纤维素，10％～25％木质素。其中，葡萄糖是纤维素的组成单元， 木糖是半纤维素的主要组成单元。在植物纤维材料水解液中木糖占30％左右，是仅次于葡萄 糖的糖分，因此，葡萄糖和木糖的共利用是开发木质纤维素乙醇的关键技术之一。

目前，通过基因技术改造的酿酒酵母虽然能够利用木糖，但由于本身代谢不倾向于木糖， 木糖的利用容易受到水解液中副产物的抑制。改善发酵工艺，提高水解液中木糖的利用，是 提高产量，减少资源浪费的有效途径。

发明内容

针对重组酵母利用木糖易受抑制剂影响，本发明提供了一种提高木质纤维素水解液中木 糖利用的方法。

本发明的技术方案概述如下:

一种提高木质纤维素水解液中木糖利用的方法，包括如下步骤：

(1)原料预处理：使用浓度为5g/L～50g/L的酸水溶液与木质纤维素混匀，升温至100～ 220℃后，维持3～30分钟，得到预处理原料；所述木质纤维素干重与酸水溶液的重量比为1： 4～15，按重量比为1:0.2-2的比例将预处理原料分为A、B两部分；

(2)预处理悬浮液分离：取预处理原料A部分，调节pH至4.0～6.0，混匀，分离，得 到液体和固体；

(3)液体发酵：调节步骤(2)获得的液体的pH至5.0～7.0，接入保藏编号为CGMCCNo. 6634的重组酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)；接种量为1～15g/L；在26～37℃、 转速为100～400rpm的条件下，或在26～37℃，通气量为0.005vvm～0.08vvm的条件下， 培养12-48h；；

(4)酶解：向步骤(2)获得的固体中加入预处理原料B部分，混合，调节pH至4.0～ 6.0，加纤维素酶和葡萄糖苷酶，使纤维素酶为10～30FPU/g，使葡萄糖苷酶为20～50CBU/g， 在30～60℃酶解12～48h；

(5)混合发酵：将步骤(3)获得的发酵液和步骤(4)获得的酶解液合并，混匀，调节 pH至5.0～7.0；在温度26～37℃，转速为100～400rpm的条件下，或在26～37℃，通气量 为0.005vvm～0.08vvm的条件下，培养60～120h，得到富含乙醇的发酵液。

步骤(1)所述酸优选为硫酸、盐酸、草酸或甲酸。

木质纤维素优选：玉米秸秆，高粱秸秆，甘蔗渣，玉米芯和小麦秸秆中至少一种。

调节pH的碱可以是氨水、NaOH、KOH等物质。

本发明的优点：

本发明的方法有效降低了预处理的木质纤维素水解液中抑制剂对重组酵母的抑制作用， 提高了重组酵母的耐受性和水解液中木糖的利用。提高木糖利用率，增强乙醇产率。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。