專利名稱：一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法
技術領域：
本發明屬于發酵技術領域，具體涉及一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法。
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。運動發酵單胞菌是發酵單胞菌屬的一個種，由于有很強的運動性而得名。運動發酵單胞菌一直用于果酒的發酵生產，有著突出的發酵能力，是極具潛力的菌種之一。隨著人們對它獨特的代謝途徑和生理特點有了越來越多解，加上二十世紀七、八十年代的能源危機，運動發酵單胞菌開始被用于燃料乙醇發酵研究并嘗試進行工業化生產。
發明內容
本發明提供了一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法，通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件在無氧條件下，在基礎發酵培養基中，以10%的接種量，250 g/L葡萄糖，10 g/L酵母膏，pH為5，30°C培養，對運動發酵單胞菌發酵產乙醇最為有利。I. 一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法，通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件。包括種子培養和發酵培養兩步驟。2.步驟 I 所述的基礎發酵培養基為 NaH2PO4 I g/L, (NH4)2SO4 I g/L，MgSO4 · 7H20I g/L, CaCl22H20 I g/L。3.步驟I所述的最佳培養環境為無氧。4.步驟I所述的最佳溫度為30°C。5.步驟I所述的最佳葡萄糖濃度為250 g/L。6.步驟I所述的最佳酵母膏濃度為9 g/L。7.步驟I所述的最佳pH為5。8.步驟I所述的最佳接種量為10%。與酵母菌相比，運動發酵單胞菌具有以下優點(1)吸收糖效率高，乙醇產率高；
(2)產生物量少；(3)乙醇耐受力強；(4)發酵時無需控制加氧；(5)耐高滲透壓；(6)易于基因操作。因此，本發明通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件，提高運動發酵單胞菌生產乙醇能力。
圖I氧對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。圖2溫度對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。圖3葡萄糖濃度對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。圖4酵母膏濃度對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。圖5不同pH值對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。圖6不同接種量對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響。
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。本發明所用的菌株為運動發酵單胞菌{Zymomonas mobilis ATCC 2919),購買于ATCC。實施例I
本實施案例說明氧對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響，運動發酵單胞菌是一種兼性厭氧菌，發酵以ED途徑進行，在通氧氣和不通氧氣兩種條件下發酵，看兩種情況的發酵率。從圖I可以看出，在有氧條件下，經歷48 h發酵后，運動發酵單胞菌產乙醇53 g/L，而在無氧條件下，產乙醇61 g/L。運動發酵單胞菌在無氧的條件下才能更充分的利用葡萄糖產乙醇。實施例2
本實施案例說明溫度對運動發酵單胞菌乙醇發酵的影響，為探討不同溫度對乙醇產量的影響，選擇不同的溫度進行乙醇發酵，結果如圖2所示。結果見圖2，發酵溫度為30°C時，運動發酵單胞菌乙醇產量最高，乙醇產量為62g/L。當溫度上升至35°C時，運動發酵單胞菌乙醇產量為45 g/L。當溫度上升至40°C時，運動發酵單胞菌乙醇產量為17 g/L。所以，溫度是影響運動發酵單胞菌發酵產乙醇的重要因素之一，也關系著工業化生產中耗能的問題。實施例3
本實施案例說明不同葡萄糖濃度對乙醇產量的影響，為探討不同葡萄糖濃度對乙醇產量的影響，使用不同葡萄糖濃度進行乙醇發酵，結果如圖3所示。從圖3中可以得出，乙醇產量隨著糖濃度值的上升而上升，當糖濃度為200 g/L時，乙醇產量為80 g/L。當糖濃度達到250 g/L時，乙醇產量最高，為92 g/L。實施例4
本實施案例說明不同酵母膏濃度對乙醇產量的影響，為探討不同酵母膏濃度對乙醇產量的影響，使用不同酵母高濃度進行乙醇發酵，結果如圖4所示。酵母膏作為氮源，為細菌的生長提供了豐富的營養因子和有機氮源，對運動發酵單胞菌產乙醇具有很重要的作用，從圖4中可以得出，酵母膏的濃度為3 g/L和6 g/L時，乙醇產量明顯偏低，分別為38 g/L和48 g/L。當酵母膏的濃度為9泌和12 g/L時，乙醇產量分別為69 g/L和57 g/L。當酵母膏濃度為12 g/L時，運動發酵單胞菌利用充足的氮源生長細胞，從而導致乙醇產量不高。
實施例5
本實施案例說明不同pH值對乙醇產量的影響，為探討不同pH值對乙醇產量的影響，使用不同PH值進行乙醇發酵，結果如圖5所示。從圖5中可以看出，pH值為3時，乙醇產量為16 g/L。pH值從3升高到5，乙醇產量也隨之上升。pH值上升至5時，乙醇產量最大，為68 g/L。pH值為6時，乙醇產量為65g/L。可見，運動發酵單胞菌發酵產乙醇的最適pH為5。實施例6
本實施案例說明不同接種量對乙醇產量的影響，為探討不同接種量對乙醇產量的影響，使用不同接種量進行乙醇發酵，結果如圖6所示。
接種量為5%時，乙醇產量為59 g/L,發酵率為72%。接種量為10%時，乙醇產量為67 g/L，發酵率為83%，當接種量為15%時，乙醇產量和發酵率沒有明顯的增加，乙醇產量為69 g/L，發酵率為85. 3%。所以，接種量為10%，對運動發酵單胞菌發酵產乙醇最為有利。
權利要求
1.一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法，包括種子培養和發酵培養兩步驟，其特征在于，基礎發酵培養基為 NaH2PO4 I g/L，(NH4)2SO4 I g/L，MgSO4 · 7H20 I g/L, CaCl22H20I g/L。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，培養環境為無氧。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，溫度為30°C。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，葡萄糖濃度為250g/L。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，酵母膏濃度為9g/L。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，pH為5。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，接種量為10%。
全文摘要
本發明提供了一種利用運動發酵單胞菌制取乙醇的方法，通過對菌株培養條件的研究，確定了菌株最適的發酵培養條件在無氧條件下，在基礎發酵培養基中，以10%的接種量，250g/L葡萄糖，10g/L酵母膏，pH為5，30℃培養，對運動發酵單胞菌發酵產乙醇最為有利。
文檔編號C12P7/06GK102807998SQ20121031184
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者石大勇 申請人:太倉同濟化工原料廠