CN101603056A - 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法 - Google Patents

源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101603056A
CN101603056A CNA2008101344222A CN200810134422A CN101603056A CN 101603056 A CN101603056 A CN 101603056A CN A2008101344222 A CNA2008101344222 A CN A2008101344222A CN 200810134422 A CN200810134422 A CN 200810134422A CN 101603056 A CN101603056 A CN 101603056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulase
animal
microorganism
fermentation
enzyme
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101344222A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101603056B (zh
Inventor
陈洪章
丁文勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN2008101344222A priority Critical patent/CN101603056B/zh
Publication of CN101603056A publication Critical patent/CN101603056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101603056B publication Critical patent/CN101603056B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及来源于动物与微生物的纤维素酶协同用于纤维素酶解、发酵乙醇的方法，本发明的方法为：在纤维素原料中同时加入来源于动物和微生物的纤维素酶，并接种酿酒酵母发酵乙醇。本发明的优点为：来源于动物和微生物的纤维素酶混合使用后可优化纤维素酶不同组分间的比例，提高纤维素酶的酶解效率，减少整体纤维素酶用量；动物纤维素酶的采用增加了新的纤维素酶来源，有助于降低纤维素酶的生产成本。本发明适用于各种纤维素原料酶解发酵乙醇。

Description

源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法
技术领域
本发明属于纤维素发酵乙醇领域，特别涉及一种源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法
背景技术
纤维素发酵乙醇是现在的研究热点，但是高昂的成本阻碍了其商业化，其中纤维素酶的成本是个重要影响因素，纤维素酶成本的降低是纤维素乙醇成功商业化的关键之一。
纤维素酶是一种多组分的复合酶，主要有3种组分：即内切型β-葡聚糖酶(EC3.2.1.4，也称CX酶，CMC酶或EG)，外切型β-葡聚糖酶(EC 3.2.1.91.也称C1酶，纤维二糖水解酶或BH)，和纤维二糖酶(EC 3.2.1.21，也称β-葡聚糖苷酶或CB)。因只要这三种酶共同作用就可以将纤维素彻底水解为葡萄糖，故而被研究者们形象地称为“完全”纤维素酶系(complete cellulase system)。
目前纤维素酶的作用机制仍不是很清楚，主要有Reese提出的C1-CX假说和协同降解模型，但是大家普遍同意的是纤维素的降解是纤维素酶3种组分协同作用的结果，而且3种组分之间存在一个最优比例，在这个比例下3种组分的协同作用达到最大，每个单组分的所需酶量最少。
对于不同来源的纤维素酶，其中内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶3组分间的比例各不相同，单一来源的纤维素酶单独降解纤维素时，3组分间的比例往往没有达到最优，使纤维素酶的活力不能得到充分发挥，造成纤维素酶的浪费。因此研究者经常采用多种纤维素酶的复合酶共同作用降解纤维素，多种酶协同作用的糖产率比单独的纤维素酶作用的结果要高。
目前纤维素酶的生产一般采用微生物发酵，现阶段协同使用的纤维素酶都是由不同微生物发酵得到，生产成本较高。而在有些动物体内，不但存在共生的微生物能够发酵产生纤维素酶，而且动物本身也存在内源性的纤维素酶。如果来源于动物和微生物的纤维素酶之间也能协同使用，那么可以像培养微生物一样，通过培养动物的方式来大量生产纤维素酶，开辟一条新的纤维素酶生产途径，有助于降低纤维素酶的生产成本。
针对以上情况，本发明将来源于动物与微生物的纤维素酶结合使用，增强不同来源纤维素酶三组分间的协同作用，提高纤维素酶解效率，以减少总体纤维素酶的用量，并开辟新的纤维素酶来源，为纤维素酶的低成本生产提供一条新的途径。
发明内容
本发明的目的是针对目前纤维素发酵乙醇过程中纤维素酶成本高昂的问题，提供一种来源于动物与微生物的纤维素酶协同用于纤维素酶解、发酵乙醇的方法，优化不同纤维素酶组分间的比例，促进不同纤维素酶组分间的协同作用，提高纤维素酶解效果，减少整体纤维素酶用量，同时开辟新的纤维素酶来源，降低纤维素酶的生产成本，进而降低纤维素乙醇的生产成本。
本发明提供的来源于动物与微生物的纤维素酶协同用于纤维素酶解、发酵乙醇的方法，其步骤如下：
1)将纤维素原料装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，同时加入动物纤维素酶和微生物纤维素酶。
2)在无菌条件下，向同步酶解发酵反应器中接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在37℃～38℃下发酵72小时。
所述的纤维素原料选自秸秆、木材或草类。
所述的动物纤维素酶来自蜗牛、白蚁、甲虫或螺类。
所述的微生物纤维素酶来自里氏木霉、绿色木霉或康氏木霉。
本发明的方法具有以下优点：
(1)来源于动物与微生物的纤维素酶混合使用后可优化纤维素酶不同组分间的比例，提高纤维素酶的酶解效率，减少整体纤维素酶用量
(2)动物纤维素酶的采用增加了新的纤维素酶来源，有助于降低纤维素酶的生产成本。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
将汽爆玉米秸秆(汽爆压力1.5MPa，汽爆时间5分钟)装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，加入来自于绿色木霉(Trichoderma viride)的纤维素酶以及蜗牛酶，绿色木霉纤维素酶加入量10IU(滤纸酶活)/g底物，蜗牛酶中纤维素酶加入量10IU(滤纸酶活)/g底物，然后在无菌条件下，接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在固液比1∶10，pH4.8，温度37℃的条件下发酵72h，乙醇得率为15.7％。
实施例2
将汽爆玉米秸秆(汽爆压力1.5MPa，汽爆时间5分钟)装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，加入来自于里氏木霉(Trichoderma reesei)的纤维素酶以及福寿螺纤维素酶，里氏木霉纤维素酶加入量10IU(滤纸酶活)/g底物，福寿螺纤维素酶加入量10IU(滤纸酶活)/g底物，然后在无菌条件下，接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在固液比1∶10，pH4.8，温度37℃的条件下发酵72h，乙醇得率为15.2％。
实施例3
将汽爆麦草(汽爆压力1.5MPa，汽爆时间5分钟)装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，加入来自于里氏木霉(Trichoderma reesei)的纤维素酶以及蜗牛酶，里氏木霉纤维素酶加入量15IU(滤纸酶活)/g底物，蜗牛酶中纤维素酶加入量5IU(滤纸酶活)/g底物，然后在无菌条件下，接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在固液比1∶10，pH4.8，温度37℃的条件下发酵72h，乙醇得率为14.5％。
实施例4
将汽爆麦草(汽爆压力1.5MPa，汽爆时间5分钟)装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，加入来自于绿色木霉(Trichoderma viride)的纤维素酶以及福寿螺纤维素酶，绿色木霉纤维素酶加入量5IU(滤纸酶活)/g底物，福寿螺纤维素酶加入量15IU(滤纸酶活)/g底物，然后在无菌条件下，接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在固液比1∶10，pH4.8，温度37℃的条件下发酵72h，乙醇得率为14.2％。
实施例5
将汽爆皇竹草(汽爆压力1.5MPa，汽爆时间5分钟)装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，加入来自于康氏木霉(Trichoderma koningii)的纤维素酶以及田螺纤维素酶，康乐木霉纤维素酶加入量15IU(滤纸酶活)/g底物，田螺纤维素酶加入量5IU(滤纸酶活)/g底物，然后在无菌条件下，接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在固液比1∶10，pH4.8，温度37℃的条件下发酵72h，乙醇得率为12.6％。

Claims (6)

1、一种来源于动物与微生物的纤维素酶协同用于纤维素酶解、发酵乙醇的方法，其步骤如下：
1)将纤维素原料装入同步酶解发酵反应器中，通入0.1MPa的高压蒸汽灭菌30分钟，然后冷却到50℃，在无菌操作条件下，同时加入动物纤维素酶与微生物纤维素酶；
2)在无菌条件下，向同步酶解发酵反应器中接种该反应器容积10％(V/V)的酿酒酵母液体种子，在37℃～38℃下发酵72小时。
2、按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的纤维素原料选自秸秆、木材或草类。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的动物纤维素酶来自蜗牛、白蚁、甲虫或螺类。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的微生物纤维素酶来自里氏木霉、绿色木霉或康氏木霉。
5、按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的动物纤维素酶与微生物纤维素酶的滤纸酶活用量各为5IU～15IU/g底物。
6、按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的发酵pH为4.8～5.0，由0.1～1.0mol/L的HCl和0.1～1.0mol/L的NaOH调整。
CN2008101344222A 2008-06-13 2008-07-23 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法 Expired - Fee Related CN101603056B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101344222A CN101603056B (zh) 2008-06-13 2008-07-23 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810114890.3 2008-06-13
CN200810114890 2008-06-13
CN2008101344222A CN101603056B (zh) 2008-06-13 2008-07-23 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101603056A true CN101603056A (zh) 2009-12-16
CN101603056B CN101603056B (zh) 2011-09-07

Family

ID=41468957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101344222A Expired - Fee Related CN101603056B (zh) 2008-06-13 2008-07-23 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101603056B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060418A (zh) * 2012-12-06 2013-04-24 南昌大学 一种构建混合菌体系发酵稻草秸秆生产乙醇的方法
CN103981235A (zh) * 2014-04-18 2014-08-13 山东龙力生物科技股份有限公司 一种提高纤维素酶水解木质纤维素效率的方法
CN106472818A (zh) * 2016-09-23 2017-03-08 河南农业大学 一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1952162A (zh) * 2005-10-21 2007-04-25 中国科学院过程工程研究所 蒸汽爆破与超微粉碎协同预处理提高稻草酶解率的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060418A (zh) * 2012-12-06 2013-04-24 南昌大学 一种构建混合菌体系发酵稻草秸秆生产乙醇的方法
CN103981235A (zh) * 2014-04-18 2014-08-13 山东龙力生物科技股份有限公司 一种提高纤维素酶水解木质纤维素效率的方法
CN103981235B (zh) * 2014-04-18 2016-07-06 山东龙力生物科技股份有限公司 一种提高纤维素酶水解木质纤维素效率的方法
CN106472818A (zh) * 2016-09-23 2017-03-08 河南农业大学 一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法
CN106472818B (zh) * 2016-09-23 2019-08-20 河南农业大学 一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101603056B (zh) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Bioconversion of lignocellulosic biomass: biochemical and molecular perspectives
CN104774876B (zh) 一种木质纤维素生物质综合利用的方法
CN104774877B (zh) 一种木质纤维素生物质联产乙醇、丙酮和丁醇的方法
Khalil et al. Production of cellulase by Pleurotus ostreatus and Pleurotus sajor-caju in solid state fermentation of lignocellulosic biomass
CN103080327A (zh) 生物质加工
CN104745643B (zh) 一种利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法
CN101851650A (zh) 一种纤维素原料的糖化方法
CN102304550A (zh) 一种以木质纤维素为原料生产乙醇或丙酮丁醇的方法
Su et al. Cellulase with high β-glucosidase activity by Penicillium oxalicum under solid state fermentation and its use in hydrolysis of cassava residue
CN103409333B (zh) 一株持续高效分泌β-葡萄糖苷酶的重组酿酒酵母菌株及其应用
WO2015057517A1 (en) Use of hemicellulases to improve ethanol production
Li et al. Ethanol production from lignocellulosic biomass by co-fermentation with Pecoramyces sp. F1 and Zymomonas mobilis ATCC 31821 in an integrated process
Kwon et al. Feasibility of a facile butanol bioproduction using planetary mill pretreatment
CN106929543A (zh) 一种利用多菌种混合发酵秸秆生产燃料乙醇的方法
CN101603056B (zh) 源于动物与微生物的纤维素酶协同酶解发酵乙醇的方法
CN109112172B (zh) 一种微生物酶解糖化秸秆的方法
CN102925365A (zh) 一株深绿木霉菌株及其在制备纤维素酶方面的应用
CN103509828B (zh) 一种以木薯渣为原料协同糖化发酵制备乙醇的方法
CN105199974B (zh) 分泌表达β-葡萄糖苷酶的重组酿酒酵母工业菌株及应用
CN109182418B (zh) 一种微生物酶解糖化秸秆的方法
CN103805673B (zh) 一种利用转基因酵母混合发酵生产秸秆乙醇的方法
WO2020029946A1 (zh) 一种木质纤维素生物质原料的水解发酵方法
CN102851325A (zh) 一种利用酶法糖化玉米芯发酵生产乙醇的方法
Srivastava et al. Biofuels production using wheat straw
JP2014176351A (ja) エタノールの生産方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110907

Termination date: 20140723

EXPY Termination of patent right or utility model