CN106906246A - 一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，包括以下流程：一、配置液体培养基，加入终浓度为0.5～15％的盐类；二、将活化的库德毕赤酵母接种到培养基中，进行胁迫培养；三、将胁迫处理完的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，得到的库德毕赤酵母在37～46℃下的乙醇产量明显高于未经处理的库德毕赤酵母。本发明可大幅度提高库德毕赤酵母的高温乙醇发酵能力，有利于解决酵母菌常温发酵产生的高能耗问题，降低发酵成本，对库德毕赤酵母的乙醇发酵生产及工业化应用有重要意义。

Description

一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法
技术领域
本发明涉及一种提高酵母菌高温乙醇发酵的方法，特别是一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，属于生物化工领域。
背景技术
酵母菌不仅是酒类等发酵食品酿造过程中不可或缺的微生物，而且在食品、医药、化工、能源等工业用乙醇的生产上也有广泛的应用。目前，利用酵母菌将糖蜜、木薯、纤维类废弃物等原料转化为乙醇，已成为乙醇工业化生产的一条理想途径，特别是利用纤维类废弃物转化生产乙醇，有望替代传统化石能源，缓解当前人类社会面临的能源危机。
酵母菌的最适发酵温度为28-33℃，过高的温度会明显降低酵母菌的乙醇发酵性能。由于酵母发酵属于放热过程，为控制发酵温度，需要引入冷却设备，极大地增加发酵成本。如能提高酵母菌在高温条件下的乙醇发酵性能，不仅可以省去传统常温发酵所需要的高昂冷却设备费用，降低发酵成本，而且可以更好的适应纤维素酶解温度(45-50℃)，有利于同步糖化发酵的进行。因此，如何提高酵母菌高温条件下的乙醇发酵性能成为当前国内外乙醇生产行业研究的热点。
库德毕赤酵母是一种多耐性酵母菌，能够耐受高温、高盐、高浓度乙醇、高渗透压、强酸等多种胁迫条件，可以适应复杂的乙醇发酵生产环境。该酵母菌在高温条件下(34-42℃)具有良好的乙醇生产能力，然而当发酵温度超过44℃时，库德毕赤酵母产乙醇的能力受到极大抑制。如能提高库德毕赤酵母的高温乙醇发酵性能，对于库德毕赤酵母的乙醇发酵生产和工业化应用将起到重要的推动作用。然而，目前还没有有效提高酵母菌特别是库德毕赤酵母在高温条件下发酵生产乙醇的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高库德毕赤酵母在高温条件下发酵生产乙醇的方法，有利于降低发酵成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，包括以下步骤：
步骤一：配置液体培养基，加入终浓度为0.5～15％的盐类物质，慢慢升温至其完全溶解，再用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调整培养基pH至4.0～7.0，115℃灭菌20min；
步骤二：将活化的库德毕赤酵母接种到步骤一所得的培养基中；控制摇瓶培养条件为：恒温26～33℃，摇床转速100～300rpm，接种量1～10％，培养时间12～50h；
步骤三：将步骤二获得的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，得到的库德毕赤酵母在37～46℃下的乙醇产量明显高于未经处理的库德毕赤酵母。
本发明步骤一所述的液体培养基可以是YEPD培养基、麦芽汁培养基或其他适合酵母菌生长的培养基。
本发明步骤一所述盐类包括但不限于氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、氯化镁、硝酸钠、硝酸钾、醋酸钾、氯化钙中的一种或两种以上的混合物。
步骤二中所述活化操作如下：将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的斜面培养基上，26～33℃恒温培养12～30h。所述斜面培养基为YEPD斜面培养基、麦芽汁斜面培养基或其他适合酵母菌生长的斜面培养基。
本发明步骤三所述的离心速度为3000～12000rpm。
本发明提供了一种简单、安全、高效的提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，本发明基于多胁迫交互保护作用原理，库德毕赤酵母经高浓度盐胁迫后，细胞内编码抗氧化物酶、热休克蛋白等应对盐胁迫的基因会大量表达，这些基因的表达对酵母高温胁迫会产生一定保护作用，促使库德毕赤酵母在高温条件下活性提高，从而使库德毕赤酵母获得更强的高温乙醇发酵能力。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细说明。
实施例1
步骤一：配置麦芽汁液体培养基，加入醋酸钾，控制终浓度为1％，慢慢升温至其完全溶解，再用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调整培养基pH至6.5，115℃灭菌20min。
步骤二：将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的麦芽汁斜面培养基上，33℃恒温培养24h。将活化的库德毕赤酵母接种到步骤一所得的培养基中。控制摇瓶培养条件为：恒温33℃，摇床转速200rpm，接种量2％，培养时间48h。
步骤三：将步骤二培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为6000rpm。
将本实施例获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温40℃，摇床转速180rpm，培养24h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为39.2g/L。
对比试验：配置麦芽汁液体培养基，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调整培养基pH至6.5，115℃灭菌20min。将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的麦芽汁斜面培养基上，33℃恒温培养24h。将活化的库德毕赤酵母接种到麦芽汁液体培养基中，控制摇瓶培养条件为：恒温33℃，摇床转速200rpm，接种量2％，培养时间48h。将培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为6000rpm。获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温40℃，摇床转速180rpm，培养24h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为32.7g/L。
结果表明，本实施例获得的库德毕赤酵母是未经处理库德毕赤酵母在相同条件下乙醇产量的1.2倍。
实施例2
步骤一：配置YEPD液体培养基，加入氯化钠和氯化钾，控制终浓度分别为2％和8％，慢慢升温至其完全溶解，再用0.1mol/L的盐酸溶液调整培养基pH至5.0，115℃灭菌20min。
步骤二：将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的YEPD斜面培养基上，30℃恒温培养18h。将活化的库德毕赤酵母接种到步骤一所得的培养基中。控制摇瓶培养条件为：恒温30℃，摇床转速180rpm，接种量8％，培养时间36h。
步骤三：将步骤二培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为3000rpm。
将本实施例获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温45℃，摇床转速180rpm，培养24h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为21.8g/L。
对比试验：配置YEPD液体培养基，用0.1mol/L的盐酸溶液调整培养基pH至5.0，115℃灭菌20min。将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的YEPD斜面培养基上，30℃恒温培养18h。将活化的库德毕赤酵母接种到YEPD液体培养基中，控制摇瓶培养条件为：恒温30℃，摇床转速180rpm，接种量8％，培养时间36h。将培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为3000rpm。获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温45℃，摇床转速180rpm，培养24h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为10.4g/L。
结果表明，本实施例获得的库德毕赤酵母是未经处理库德毕赤酵母在相同条件下乙醇产量的2.1倍。
实施例3
步骤一：配置麦芽汁液体培养基，加入氯化镁，控制终浓度为8％，慢慢升温至其完全溶解，再用0.1mol/L的盐酸溶液调整培养基pH至4.5，115℃灭菌20min。
步骤二：将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的麦芽汁斜面培养基上，28℃恒温培养24h。将活化的库德毕赤酵母接种到步骤一所得的培养基中。控制摇瓶培养条件为：恒温28℃，摇床转速200rpm，接种量8％，培养时间24h。
步骤三：将步骤二培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为10000rpm。
将本实施例获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温46℃，摇床转速180rpm，培养48h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为22.1g/L。
对比试验：配置麦芽汁液体培养基，用0.1mol/L的盐酸溶液调整培养基pH至4.5，115℃灭菌20min。将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的麦芽汁斜面培养基上，28℃恒温培养24h。将活化的库德毕赤酵母接种到麦芽汁液体培养基中，控制摇瓶培养条件为：恒温28℃，摇床转速200rpm，接种量8％，培养时间24h。将培养后的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体，控制离心速度为10000rpm。获得的库德毕赤酵母以终浓度为0.4g/L(干重)接种到含有100g/L葡萄糖的YEPD液体培养基中，恒温46℃，摇床转速180rpm，培养48h，利用超高效液相色谱结合有机酸分析柱检测发酵液乙醇含量，实验结果显示其乙醇含量为9.2g/L。
结果表明，本实施例获得的库德毕赤酵母是未经处理库德毕赤酵母在相同条件下乙醇产量的2.4倍。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。如步骤一中的盐类物质还可以选用硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠、硝酸钾、氯化钙等一种或两种以上的混合物，其他的取值在技术方案列出的范围内均可；对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：配置液体培养基，加入终浓度为0.5～15％的盐类物质，慢慢升温至其完全溶解，再用0.1mol/L的盐酸或氢氧化钠溶液调整培养基pH至4.0～7.0，115℃灭菌20min；
步骤二：将活化的库德毕赤酵母接种到步骤一所得的培养基中；控制摇瓶培养条件为：恒温26～33℃，摇床转速100～300rpm，接种量1～10％，培养时间12～50h；
步骤三：将步骤二获得的库德毕赤酵母培养液离心收集菌体即得。
2.根据权利要求1所述的提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，其特征在于所述步骤一采用的盐类包括但不限于氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、氯化镁、硝酸钠、硝酸钾、醋酸钾、氯化钙中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，其特征是，所述步骤一和步骤二所述的液体培养基为YEPD培养基或麦芽汁培养基。
4.根据权利要求3所述提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，其特征是，所述步骤二中所述活化操作如下：将斜面保藏的库德毕赤酵母接种到新鲜的斜面培养基上，26～33℃恒温培养12～30h。
5.根据权利要求4所述提高库德毕赤酵母高温乙醇发酵的方法，其特征是，所述斜面培养基为YEPD斜面培养基或麦芽汁斜面培养基。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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