CN108060180A - 一种木薯生料糖化方法及利用该方法生产酒精的新工艺 - Google Patents

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CN108060180A CN201810083097.5A CN201810083097A CN108060180A CN 108060180 A CN108060180 A CN 108060180A CN 201810083097 A CN201810083097 A CN 201810083097A CN 108060180 A CN108060180 A CN 108060180A
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Abstract

本发明提供一种木薯生料糖化方法及利用该方法生产酒精的新工艺，通过负载离子液体生物炭处理木薯粉，提高木薯淀粉溶出率，再利用反胶束‑酶进行淀粉水解，然后接种酵母进行发酵产酒精；生物炭负载离子液体提高了其反应效率，降低了成本，同时降低了浓醪对酵母的抑制作用，反胶束能提高酶活性和酶稳定性，同时反胶束能提高离子液体的回收率。本发明的酒精糖化工艺革新了传统的高温蒸煮糖化，降低了能耗，提高了酒精产量，具有很好发展前景。

Description

一种木薯生料糖化方法及利用该方法生产酒精的新工艺
技术领域
本发明属于酒精生产技术领域，特别涉及一种木薯生料糖化及利用该方法产酒精的新工艺。
背景技术
随着能源危机的到来，利用可再生资源(粮食或植物纤维)发酵生产乙醇，作为生物能源来代替或部分代替石油被提上了日程。燃料乙醇作为清洁能源，在日益重视环保的今天，更是倍受关注。木薯是世界三大薯类之一，全球年产量在1.3亿吨以上。干木薯的淀粉含量超过80%，是酒精生产的理想原料。随着全球能源危机的加剧，以木薯为原料发酵生产酒精的行业正逐步扩大。
目前，以淀粉质原料作为底物，美国的酒精厂可以达到12％(V/V，下同)。而我国的燃料乙醇生产技术主要是以淀粉质为原料的酒精生产技术，发酵液中乙醇含量为8％～10％，低于世界水平，乙醇发酵效率为88％～90％。该生产技术能耗高，废水多，COD负荷大。高浓度酒精发酵(Very High Gravity，简称VHG)，可以降低能耗、提高产率，降低蒸馏费用，从而有效降低成本。高浓度酒精发酵技术将是酒精发酵工艺的重大技术进步之一。
发明专利CN200610022209.3，一种高浓度酒精发酵的方法，该方法克服了现有酒精发酵中存在的发酵效率低、发酵时间长等缺点。采用前期通入无菌空气，发酵至8～30h时补料和添加发酵促进剂，经25～35℃、振荡或搅拌转速为10～500r/min、时间50～66h发酵，得到高浓度乙醇，发酵液中乙醇的体积比浓度达16％～18％。本发明能快速、高效地生产高浓度酒精。
发明专利CN200810073402.9，利用木薯渣的酒精生产方法，木薯渣经蒸煮和糖化后进行渣水分离，固渣直接作为饲料或肥料，分离的木薯渣糖化滤液用作生木薯或木薯干片的调浆用液，调浆后经蒸煮，糖化，进入发酵罐发酵生产酒精。本方法生产周期短，能耗低，操作简便，产品稳定性高，有效地解决了生产木薯渣酒精的能耗高，污染严重的问题，提高了木薯渣的经济效益，解决目前木薯渣废弃物的利用问题，提高了木薯酒精厂的经济效益。
发明专利CN201010197893.5，酶制剂生产发酵废液应用于木薯原料生产酒精的方法，利用木薯为原料，通过添加淀粉酶和糖化酶的生产发酵废液生产酒精的方法。酶制剂生产发酵废液应用于木薯原料生产酒精的方法，包括木薯粉粉浆、液化、糖化和发酵，其特征在于，在液化过程中不添加淀粉酶只单独添加淀粉酶发酵废液，或在添加淀粉酶的同时添加淀粉酶发酵废液；和/或在糖化过程中不添加糖化酶只单独添加糖化酶发酵废液，或在添加糖化酶的同时添加糖化酶发酵废液。经实际生产表明，本方法可提高木薯原料出酒精率，减少淀粉酶用量，减少糖化酶用量，减少营养盐用量，降低了酶制剂生产的废液处理成本，提高了酒精生产效益。
现有技术中，酒精发酵多以同步糖化发酵法进行酒精生产，耗能大，设备要求高，同时原料利用率低，不符合国际节能减排的要求。
发明内容
针对现有技术中酒精发酵生产能耗大，酒精产率和原料利用率低的现状，本发明提供一种木薯生料糖化方法及利用该方法生产酒精的新工艺。
本发明的木薯生料糖化方法是通过以下技术方案实现的：
一种木薯生料糖化方法，包括以下步骤：
A.将无病害的木薯干片进行粉碎，过40~100目，得到木薯粉，然后将木薯粉与0.4~0.6g/L酵母膏、0.10~0.14g/L尿素、1.4~1.6g/L蛋白胨、20~30mg/L硫酸钙在60~80℃温水中混合，配置成25~35%（W/V）的木薯粉溶液；
B.在木薯粉溶液中加入5~10倍量的负载离子液体生物炭进行反应2~3h，然后加入反胶束-酶，在45~55℃下进行生料水解30~60min，2000~2500r/min下离心分离，取上相溶液，得到淀粉糊；
所述反胶束-酶组成为：214~264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392~694IU/g木薯粉的糖化酶；
步骤B所述负载离子液体生物炭的制备方法如下：
（1）将粒度为250~420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h，过滤除去有机物及可溶性杂质，再用去离子水将生物炭洗至中性，烘干，得到处理后的生物炭；
（2）按质量份数比，称取10~15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐（[EMIM][DMP]）于锥形瓶中，加入20~25份 PEG4000混合均匀，再加入30~45份处理后的生物炭，置于恒温振荡箱中，于20℃下振荡反应10~12h，过滤，置于85℃烘箱中干燥8~9h，得到负载离子液体生物炭；
步骤B所述反胶束-酶溶液的制备方法如下：
（1）取0.1~0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中，按浓度比1:1加入0.1~0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失，在磁力搅拌器上搅拌30min，定容制备成反胶束溶液；
（2）称取α-淀粉酶和糖化酶，按体积比1:1:1加入到柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合，得到酶缓冲液；
（3）将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1：（100~150）进行混合，振荡至澄清，即可得到反胶束-酶溶液。
利用生物炭负载离子液体代替传统高温蒸煮工艺，能有效提高淀粉溶出率，通过反胶束处理后的淀粉酶和糖化酶活力和酶的稳定性更高，两者结合提高了发酵液中葡萄糖的含量，生物炭降低了浓醪发酵对酵母的抑制作用，同时其多孔、比表面积大和表面活性官能团多的特点，能促进酵母细胞繁殖，加速酵母进入对数生长期，从而提高了酵母产乙醇的效率，缩短发酵周期。
在45~55℃时，淀粉酶和糖化酶在反胶束中的活力和稳定性最大，能最大效率的降解淀粉和葡糖糖供酵母发酵产以乙醇。
少量钙离子能提高糖化酶的稳定性，降低酶活力消耗速度，钙离子还能分解木薯粉中的磷，提供给酵母使其繁殖速度加快。
离子液体对纤维素具有很好的溶解能力， 但离子液体价格昂贵，难以回收，因此将离子液体负载于多孔、比表面积大的生物炭上，降低成本，提高离子液体反应界面，同时生物炭易于回收；PEG4000能提高磷酸盐离子液体水解木质素产糖率，阻止了纤维素再结晶，从而提高酶解产率。
作为本发明的进一步改进，步骤B所述离心分离后，中相和下相为负载离子液体生物炭，回收用于再次水解，使用次数为4~5次。
作为本发明的进一步改进，步骤B所述的负载离子液体生物炭制备方法，所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:（2~3）；所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%（w/w）。
离子液体负载率随着离子液体浓度的增大而增大，但到一定比时负载率达到饱和，经过研究发现，离子液体和生物炭质量比为1:（2~3）时，离子液体负载率最高；低浓度的表面活性剂PEG4000能与反胶束液中的有机物协同提高酶解效率，过高浓度的PEG4000浓度会增加离子液体降解能力而抑制酶活性，破坏酶的稳定性，经过试验发现PEG4000与离子液体的质量浓度比为1%时，糖化酶和淀粉酶活力和稳定性最好，同时不影响酵母发酵。
作为本发明的进一步改进，步骤B所述的反胶束溶液的容水量ω0为32~40。
相同表面活性剂浓度下，随着反胶束容水量的增大，酶活性相比于水中增大；相同容水量情况下，酶活力随着表面活性剂浓度变化先增大后降低，是因为表面活性剂和酶之间的静电作用使酶失活。因而，以酶活最大为目的，确定最佳表面活性剂浓度为0.1~0.4mol/L和容水量为32~40。
作为本发明的进一步改进，步骤B所述的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的pH为4.2~4.4。
反胶束容水量和pH均会影响酶的活性，容水量标示反胶束溶液中水与有机溶剂的摩尔质量比，过多的有机溶剂会抑制酶的活力，当容水量在32~40时，淀粉酶和糖化酶的活力呈上升趋势，在pH4.2~4.4时淀粉酶和糖化酶活力持续增长；反胶束还可以提高离子液体的表面张力，降低纤维素的结晶度，从而提高淀粉溶出率，协同双酶水解糖化提高糖含量，从而提高酒精产率。
本发明还提供了一种利用以上所述木薯生料糖化方法进行酒精生产的方法，包括以下步骤：
a.在淀粉糊中加入硫酸铵4.0~6.0g/L、磷酸二氢钾2.5~3.5g/L、硫酸镁0.4~0.6g/L制备成发酵培养基，调节初始pH为5.5~6.0，然后接种8%~10%的酵母菌种子液，于27~30℃、125~150rpm下进行发酵42~68h，得到成熟醪液；
b.按照酒精蒸馏工艺，将上述成熟醪液送去蒸馏，得到成品酒精；
作为进一步改进，步骤a所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml，种子活性为98%以上；所述酵母种子液制备方法如下：
（1）将酵母菌在活化培养基上划线，于37℃下培养72h长出单菌落，然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中，在26~30℃下，250rpm摇床振荡培养24~28h，得到种子酵母；
（2）将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中，接种量为10%，在33℃下，250rpm摇床中培养24~36h，培养至菌体OD值为8.0，且菌体活性为95%以上，得到酵母种子液；
所述活化培养基为麦芽汁培养基：称取1kg市售麦芽粉，加入60~65℃温水3500~4000ml，于55~60℃保温糖化4h，然后过滤，除去残渣，滤液3000rpm离心20min，煮沸用脱脂棉再过滤一次，即得到澄清、透明的麦芽汁，将麦芽汁稀释至10~12Brix，自然pH，121℃灭菌20min即可；平板固体培养基中加入2%琼脂；
所述种子培养基含有以下物质：酵母膏1%，蛋白陈2%，葡萄糖2%，121℃下高压灭菌，即可得到种子培养基；固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂。
本发明的有益效果：
1、本发明利用离子液体和反胶束-酶进行木薯生料糖化，革新了传统高温蒸煮工艺，减少了能耗；
2、本发明的糖化工艺提高了淀粉溶出率和糖产率，提高了后期酵母发酵效率，大大缩短了酒精发酵周期，提高酒精产率；
3、本发明降低了设备成本和能量消耗，提高了原料利用率和酒精产率，具有很好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
A.将无病害的木薯干片进行粉碎，过40目，得到木薯粉，然后将木薯粉与0.4g/L酵母膏、0.10g/L尿素、1.4g/L蛋白胨、20mg/L硫酸钙在60℃温水中混合，配置成25%（W/V）的木薯粉溶液；
B.在木薯粉溶液中加入5倍量的负载离子液体生物炭进行反应2h，然后加入反胶束-酶，在45℃下进行生料水解30min，2000r/min下离心分离，取上相溶液，得到淀粉糊；
所述反胶束-酶组成为：214IU/g木薯粉的α-淀粉酶和398IU/g木薯粉的糖化酶；
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下：
（1）将粒度为250μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h，过滤除去有机物及可溶性杂质，再用去离子水将生物炭洗至中性，烘干，得到处理后的生物炭；
（2）按质量份数比，称取10份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐（[EMIM][DMP]）于锥形瓶中，加入20份 PEG4000混合均匀，再加入30份处理后的生物炭，置于恒温振荡箱中，于20℃下振荡反应10h，过滤，置于85℃烘箱中干燥8h，得到负载离子液体生物炭；
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:3；所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%（w/w）。
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理，具体如下：
（1）取0.1mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中，按浓度比1:1加入0.1mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失，在磁力搅拌器上搅拌30min，定容制备成容水量ω0为32的反胶束溶液；
（2）称取α-淀粉酶和糖化酶，按体积比1:1:1加入到pH为4.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合，得到酶缓冲液；
（3）将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1：100进行混合，振荡至澄清，即可得到反胶束-酶溶液。
实施例2
A.将无病害的木薯干片进行粉碎，过100目，得到木薯粉，然后将木薯粉与0.6g/L酵母膏、0.14g/L尿素、1.6g/L蛋白胨、30mg/L硫酸钙在80℃温水中混合，配置成35%（W/V）的木薯粉溶液；
B.在木薯粉溶液中加入10倍量的负载离子液体生物炭进行反应3h，然后加入反胶束-酶，在55℃下进行生料水解60min， 2500r/min下离心分离，取上相溶液，得到淀粉糊；
所述反胶束-酶组成为：224IU/g木薯粉的α-淀粉酶和694IU/g木薯粉的糖化酶；
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下：
（1）将粒度为420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h，过滤除去有机物及可溶性杂质，再用去离子水将生物炭洗至中性，烘干，得到处理后的生物炭；
（2）按质量份数比，称取15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐（[EMIM][DMP]）于锥形瓶中，加入25份 PEG4000混合均匀，再加入30份处理后的生物炭，置于恒温振荡箱中，于20℃下振荡反应12h，过滤，置于85℃烘箱中干燥9h，得到负载离子液体生物炭；
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:2；所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%（w/w）；
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理，具体如下：
（1）取0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中，按浓度比1:1加入0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失，在磁力搅拌器上搅拌30min，定容制备成容水量ω0为40的反胶束溶液；
（2）称取α-淀粉酶和糖化酶，按体积比1:1:1加入到pH为4.4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合，得到酶缓冲液；
（3）将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1：150进行混合，振荡至澄清，即可得到反胶束-酶溶液。
实施例3
A.将无病害的木薯干片进行粉碎，过80目，得到木薯粉，然后将木薯粉与0.5g/L酵母膏、0.12g/L尿素、1.5g/L蛋白胨、25mg/L硫酸钙在65℃温水中混合，配置成30%（W/V）的木薯粉溶液；
B.在木薯粉溶液中加入8倍量的负载离子液体生物炭进行反应3h，然后加入反胶束-酶，在50℃下进行生料水解45min，2000r/min下离心分离，取上相溶液，得到淀粉糊；
所述反胶束-酶组成为：264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392IU/g木薯粉的糖化酶；
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下：
（1）将粒度为350μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h，过滤除去有机物及可溶性杂质，再用去离子水将生物炭洗至中性，烘干，得到处理后的生物炭；
（2）称取12份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐（[EMIM][DMP]）于锥形瓶中，加入24份PEG4000混合均匀，再加入36份处理后的生物炭，置于恒温振荡箱中，于20℃下振荡反应11h，过滤，置于85℃烘箱中干燥9h，得到负载离子液体生物炭；
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:3；所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%（w/w）；
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理，具体如下：
（1）取0.3mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中，按浓度比1:1加入0.3mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失，在磁力搅拌器上搅拌30min，定容制备成容水量ω0为35的反胶束溶液；
（2）称取α-淀粉酶和糖化酶，按体积比1:1:1加入到pH为4.3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合，得到酶缓冲液；
（3）将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1：120进行混合，振荡至澄清，即可得到反胶束-酶溶液。
实施例1~3各项糖化指标如表1。
表1 实施例1~3糖化各项指标
应用例1
a.在实施例1所得淀粉糊中加入硫酸铵4.0g/L、磷酸二氢钾2.5g/L、硫酸镁0.4g/L制备成发酵培养基，调节初始pH为5.5，然后接种8%的酵母菌种子液，于27℃、125rpm下进行发酵42h，得到成熟醪液；
b.按照酒精蒸馏工艺，将上述成熟醪液送去蒸馏，得到成品酒精；
步骤a所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml，种子活性为98%以上；所述酵母种子液制备方法如下：
（1）将酵母菌在活化培养基上划线，于37℃下培养72h长出单菌落，然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中，在26℃下，250rpm摇床振荡培养24h，得到种子酵母；
（2）将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中，接种量为10%，在33℃下，250rpm摇床中培养24h，培养至菌体OD值为8.0，且菌体活性为95%以上，得到酵母种子液；
所述活化培养基为麦芽汁培养基：称取1kg市售麦芽粉，加入60℃温水3500ml，于55℃保温糖化4h，然后过滤，除去残渣，滤液3000rpm离心20min，煮沸用脱脂棉再过滤一次，即得到澄清、透明的麦芽汁，将麦芽汁稀释至10Brix，自然pH，121℃灭菌20min即可；平板固体培养基中加入2%琼脂；
所述种子培养基含有以下物质：酵母膏1%，蛋白陈2%，葡萄糖2%，121℃下高压灭菌，即可得到种子培养基；固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂；
应用例2
a.在实施例2所得淀粉糊中加入硫酸铵6.0g/L、磷酸二氢钾3.5g/L、硫酸镁0.6g/L制备成发酵培养基，调节初始pH为6.0，然后接种10%的酵母菌种子液，于30℃、150rpm下进行发酵68h，得到成熟醪液；
b.按照酒精蒸馏工艺，将上述成熟醪液送去蒸馏，得到成品酒精；
步骤a所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml，种子活性为98%以上；所述酵母种子液制备方法如下：
（1）将酵母菌在活化培养基上划线，于37℃下培养72h长出单菌落，然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中，在30℃下，250rpm摇床振荡培养28h，得到种子酵母；
（2）将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中，接种量为10%，在33℃下，250rpm摇床中培养24h，培养至菌体OD值为8.0，且菌体活性为95%以上，得到酵母种子液；
所述活化培养基为麦芽汁培养基：称取1kg市售麦芽粉，加入65℃温水4000ml，于60℃保温糖化4h，然后过滤，除去残渣，滤液3000rpm离心20min，煮沸用脱脂棉再过滤一次，即得到澄清、透明的麦芽汁，将麦芽汁稀释至12Brix，自然pH，121℃灭菌20min即可；平板固体培养基中加入2%琼脂；
所述种子培养基含有以下物质：酵母膏1%，蛋白陈2%，葡萄糖2%，121℃下高压灭菌，即可得到种子培养基；固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂；
应用例3
a.在实施例3所得淀粉糊中加入硫酸铵5.0g/L、磷酸二氢钾3.0g/L、硫酸镁0.5g/L制备成发酵培养基，调节初始pH为5.5，然后接种8.5%的酵母菌种子液，于28℃、140rpm下进行发酵48h，得到成熟醪液；
b.按照酒精蒸馏工艺，将上述成熟醪液送去蒸馏，得到成品酒精；
步骤a所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml，种子活性为98%以上；所述酵母种子液制备方法如下：
（1）将酵母菌在活化培养基上划线，于37℃下培养72h长出单菌落，然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中，在28℃下，250rpm摇床振荡培养26h，得到种子酵母；
（2）将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中，接种量为10%，在33℃下，250rpm摇床中培养28h，培养至菌体OD值为8.0，且菌体活性为95%以上，得到酵母种子液；
所述活化培养基为麦芽汁培养基：称取1kg市售麦芽粉，加入62℃温水3500ml，于58℃保温糖化4h，然后过滤，除去残渣，滤液3000rpm离心20min，煮沸用脱脂棉再过滤一次，即得到澄清、透明的麦芽汁，将麦芽汁稀释至11Brix，自然pH，121℃灭菌20min即可；平板固体培养基中加入2%琼脂；
所述种子培养基含有以下物质：酵母膏1%，蛋白陈2%，葡萄糖2%，121℃下高压灭菌，即可得到种子培养基；固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂；
应用例1~3发酵成熟醪液各项指标如表2。
表2 应用例1~3发酵成熟醪液各项指标
在本领域中，乙醇理论产量为1kg木薯渣淀粉在理想条件下完全转化能够得到567.9g乙醇，以此为基准，乙醇得率=（实际产量/理论产量）×100%。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种木薯生料糖化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将无病害的木薯干片进行粉碎，过40~100目，得到木薯粉，然后将木薯粉与0.4~0.6g/L酵母膏、0.10~0.14g/L尿素、1.4~1.6g/L蛋白胨、20~30mg/L硫酸钙在60~80℃温水中混合，配置成25~35%（W/V）的木薯粉溶液；
B.在木薯粉溶液中加入5~10倍量的负载离子液体生物炭进行反应2~3h，然后加入反胶束-酶，在45~55℃下进行生料水解30~60min，2000~2500r/min下离心分离，取上相溶液，得到淀粉糊；
所述反胶束-酶组成为：214~264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392~694IU/g木薯粉的糖化酶；
步骤B所述负载离子液体生物炭的制备方法如下：
（1）将粒度为250~420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h，过滤除去有机物及可溶性杂质，再用去离子水将生物炭洗至中性，烘干，得到处理后的生物炭；
（2）按质量份数比，称取10~15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐（[EMIM][DMP]）于锥形瓶中，加入20~25份 PEG4000混合均匀，再加入30~45份处理后的生物炭，置于恒温振荡箱中，于20℃下振荡反应10~12h，过滤，置于85℃烘箱中干燥8~9h，得到负载离子液体生物炭；
步骤B所述反胶束-酶溶液的制备方法如下：
（1）取0.1~0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中，按浓度比1:1加入0.1~0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失，在磁力搅拌器上搅拌30min，定容制备成反胶束溶液；
（2）称取α-淀粉酶和糖化酶，按体积比1:1:1加入到柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合，得到酶缓冲液；
（3）将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1：（100~150）进行混合，振荡至澄清，即可得到反胶束-酶溶液。
2.根据权利要求1所述的一种木薯生料糖化方法，其特征在于，步骤B所述离心分离后，中相和下相为负载离子液体生物炭，回收用于再次水解，使用次数为4~5次。
3.根据权利要求1所述的一种木薯生料糖化方法，其特征在于，步骤B所述的负载离子液体生物炭制备方法，所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:（2~3）；所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%（w/w）。
4.根据权利要求1所述的一种木薯生料糖化方法，其特征在于，步骤B所述的反胶束溶液的容水量ω0为32~40。
5.根据权利要求1所述的一种木薯生料糖化方法，其特征在于，步骤B所述的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的pH为4.2~4.4。
6.一种利用权利要求1~5任一所述木薯生料糖化方法进行生产酒精的新工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a.在淀粉糊中加入硫酸铵4.0~6.0g/L、磷酸二氢钾2.5~3.5g/L、硫酸镁0.4~0.6g/L制备成发酵培养基，调节初始pH为5.5~6.0，然后接种8%~10%的酵母菌种子液，于27~30℃、125~150rpm下进行发酵42~68h，得到成熟醪液；
b.按照酒精蒸馏工艺，将上述成熟醪液送去蒸馏，得到成品酒精。
7.根据权利要求6所述的利用木薯生料糖化方法进行生产酒精的新工艺，其特征在于，步骤a所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml，种子活性为98%以上；所述酵母种子液制备方法如下：
（1）将酵母菌在活化培养基上划线，于37℃下培养72h长出单菌落，然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中，在26~30℃下，250rpm摇床振荡培养24~28h，得到种子酵母；
（2）将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中，接种量为10%，在33℃下，250rpm摇床中培养24~36h，培养至菌体OD值为8.0，且菌体活性为95%以上，得到酵母种子液；
所述活化培养基为麦芽汁培养基：称取1kg市售麦芽粉，加入60~65℃温水3500~4000ml，于55~60℃保温糖化4h，然后过滤，除去残渣，滤液3000rpm离心20min，煮沸用脱脂棉再过滤一次，即得到澄清、透明的麦芽汁，将麦芽汁稀释至10~12Brix，自然pH，121℃灭菌20min即可；平板固体培养基中加入2%琼脂；
所述种子培养基含有以下物质：酵母膏1%，蛋白陈2%，葡萄糖2%，121℃下高压灭菌，即可得到种子培养基；固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102702380A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 江苏科技大学 一种桑枝皮果胶的高效提取方法
CN103359729A (zh) * 2013-08-01 2013-10-23 中国科学院西双版纳热带植物园 一种介孔活性炭的制备方法
CN103949238A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 农业部环境保护科研监测所 果糖一步水热合成碳微球固体酸用于催化纤维素水解
CN105238842A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 南阳理工学院 一种木薯浓醪酒精发酵中的生物调酸方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102702380A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 江苏科技大学 一种桑枝皮果胶的高效提取方法
CN103359729A (zh) * 2013-08-01 2013-10-23 中国科学院西双版纳热带植物园 一种介孔活性炭的制备方法
CN103949238A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 农业部环境保护科研监测所 果糖一步水热合成碳微球固体酸用于催化纤维素水解
CN105238842A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 南阳理工学院 一种木薯浓醪酒精发酵中的生物调酸方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴梧桐主编: "《生物制药工艺学》", 31 August 2015, 北京：中国医药科技出版社 *
王向强等: "离子液体在生物质转化中的应用", 《华东纸业》 *

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