/L的乙酸丁酯作為萃取劑，進行酶解反應。酶解PH值為4.5，溫度為50°C，酶解30h后，加入氫氧化鈣固體顆粒調節酶解液的PH至6.0，然后離心得到脫毒后的酶解液，將脫毒后的酶解液加入到反應器，加入除氧劑并通入高純氮氣保持無氧環境后加入P2培養基(以g/L計為:酵母1.0, CH3COONH4 2.2，KH2PO4 0.5，K2HPO4 0.5，MnSO4 0.01，NaCl 0.01, MgSO4-7H20 0.2，FeSO4 0.01，對氨基苯甲酸0.001，維生素B1 0.001，生物素0.01X10 3)，然后接入丙酮丁醇梭菌ip1stridiimacetobutylicum) ATCC 824，購于美國模式菌種收集中心，接種量為10%，發酵溫度為37°C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為11.73g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為58.69g/L，發酵后得水解液中葡萄糖濃度為1.4 g/L。
[0021]實施例2 控制酶解體系總質量為2kg，按照干物濃度為20wt%加入預處理好的玉米秸桿(PCS)，控制酶加量為10IU/g纖維素干基，同時加入0.08mol/L的乙酸丁酯作為萃取劑，進行酶解反應。酶解PH值為5.0，溫度為52°C，酶解20h后，加入氫氧化鈣固體顆粒調節酶解液的PH至7.0，然后離心得到脫毒后的酶解液，將脫毒后的酶解液加入到反應器，加入除氧劑并通入高純氮氣保持無氧環境后加入P2培養基(以g/L計為:酵母1.0, CH3COONH4 2.2，KH2PO4 0.5，K2HPO4 0.5，MnSO4 0.01，NaCl 0.01, MgSO4-7H20 0.2，FeSO4 0.01，對氨基苯甲酸0.001，維生素B1 0.001，生物素0.01X10 3)，然后接入丙酮丁醇梭菌ip1stridiimacetobutylicum) ATCC 824，購于美國模式菌種收集中心，接種量為10%，發酵溫度為37°C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.10g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為67.69g/L，發酵后得水解液中葡萄糖濃度為9.3 g/L。
[0022]實施例3
控制酶解體系總質量為2kg，按照干物濃度為30wt%加入預處理好的玉米秸桿(PCS)，控制酶加量為20IU/g纖維素干基，同時加入0.lmol/L的乙酸丁酯作為萃取劑，進行酶解反應。酶解PH值為5.5，溫度為48°C，酶解25h后，加入氫氧化鈣固體顆粒調節酶解液的PH至8.0，然后離心得到脫毒后的酶解液，將脫毒后的酶解液加入到反應器，加入除氧劑并通入高純氮氣保持無氧環境后加入P2培養基(以g/L計為:酵母1.0, CH3COONH4 2.2，KH2PO4 0.5，K2HPO4 0.5，MnSO4 0.01，NaCl 0.01, MgSO4-7H20 0.2，FeSO4 0.01，對氨基苯甲酸0.001，維生素B1 0.001，生物素0.01X10 3)，然后接入丙酮丁醇梭菌ip1stridiimacetobutylicum) ATCC 824，購于美國模式菌種收集中心，接種量為10%，發酵溫度為370C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.38g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為65.37g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為4.53g/L。
[0023]實施例4
處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于接入拜氏梭菌CM20進行發酵。接種量為8%，發酵溫度為37°C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.15g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為58.69g/L，發酵后測得水解液中無殘糖。
[0024]實施例5
處理工藝及操作條件同實施例2，不同之處在于接入拜氏梭菌CM20進行發酵。接種量為8%，發酵溫度為37°C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.51g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為67.69g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為7.27g/L。
[0025]實施例6
處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于在酶解過程中，同時加入0.1 mo I/L的Gemini表面活性劑。發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.llg/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為62.69g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為3.6g/L。
[0026]實施例7
處理工藝及操作條件同實施例4,不同之處在于在酶解過程中，同時加入0.25mol/L的Gemini表面活性劑，接入拜氏梭菌CM20進行發酵。接種量為8%，發酵溫度為37°C，發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為12.78g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為62.69g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為2.58g/L。
[0027]比較例I 處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于在酶解過程中，不加入乙酸丁酯作為萃取劑。發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為8.98g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為45.69g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為1.76g/L。
[0028]比較例2
處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于采用氫氧化鈉代替氫氧化鈣調節pH。發酵72h后測得發酵液中丁醇含量為10.08g/L，發酵前測得酶解液中葡萄糖含量為58.69g/L，發酵后測得水解液中葡萄糖濃度為8.76g/L。
[0029]通過上述實驗結果表明，本發明在酶解過程中加入乙酸丁酯作為萃取劑，并加入Gemini表面活性劑，同時采用氫氧化鈣等脫毒方法的酶解發酵工藝，大大提高了水解液中葡萄糖含量以及發酵丁醇的產量。
【主權項】
1.一種木質纖維素酶解發酵產丁醇的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將預處理后的木質纖維素、纖維素酶和乙酸丁酯按一定比例加入到反應器中進行酶解； (2)采用氫氧化鈣調節酶解液的pH值為6?8，于50°C反應Ih； (3)在上述酶解液中加入除氧劑，并通入惰性氣體，使體系處于無氧狀態； (4)在上述脫毒后的酶解液中接入丁醇發酵菌種，發酵制備丁醇。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的木質纖維素原料為玉米秸桿，機械粉碎到粒徑為0.1?30mm。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的預處理采用稀酸蒸汽爆破組合預處理。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述酶解過程中酶加量為5?20IU/g纖維素干基，纖維素酶采用可水解木質纖維素組分的酶蛋白或酶蛋白混合物。5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述酶解的條件為:干物濃度為5wt%?30wt%，酶解溫度為45°C?55°C，酶解時間為12?40h，pH值為4.5?5.5。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述乙酸丁酯的加入量為0.01 ?0.lmol/L，優選為 0.05 ?0.08mol/L。7.根據權利要求1或6所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述酶解體系中加入Gemini表面活性劑，加入量為0.025?0.5mol/L，優選為0.1?0.25mol/L。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)采取直接加入氫氧化鈣固體顆粒調節酶解液的pH至6?8，離心后去除沉淀，液體即為脫毒后的酶解液。9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述除氧劑為保險粉，采用刃天青作為指示劑；所述惰性氣體為氮氣、氫氣或二氧化碳。10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)所述丁醇發酵菌株為拜氏梭菌{Clostridium beijerinckii )或者丙酮丁醇梭菌ace tobutylicuni)。11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于:步驟(4)所述丁醇發酵菌株采用拜氏梭菌CM20,其分類命名為拜氏梭菌{Clostridium beijerinckii),已于2014年06月17日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC N0.9354。12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)采用RCM培養基制備種子液，種子液的接種量為5%-10% (v/v);發酵溫度為33-38°C，發酵時間72-84小時。
【專利摘要】本發明公開了一種木質纖維素酶解發酵產丁醇的方法，包括如下步驟：（1）將預處理后的木質纖維素、纖維素酶和乙酸丁酯按一定比例加入到反應器中進行酶解；（2）采用氫氧化鈣調節酶解液的pH值為6～8，于50℃反應1h；（3）在上述酶解液中加入除氧劑，并通入惰性氣體，使體系處于無氧狀態；（4）在上述脫毒后的酶解液中接入丁醇發酵菌種，發酵制備丁醇。本發明通過選擇合適的萃取劑和脫毒劑，對預處理和酶解過程中產生的乙酸、糠醛、羥甲基糠醛等發酵抑制物進行原位萃取分離，降低了抑制物對酶解和發酵的毒性，提高了丁醇產量。
【IPC分類】C12P7/16, C12R1/145, C12P19/14
【公開號】CN105647980
【申請號】
【發明人】關浩, 張全, 曹長海, 唐似茵
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年12月5日