法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-10-22
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C12N9/24 授权公告日:20100630 终止日期:20130824 申请日:20070824
专利权的终止
2010-06-30
授权
授权
2008-05-07
实质审查的生效
实质审查的生效
2008-03-12
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种生产糖化酶的方法及利用此糖化酶发酵餐厨垃圾生产酒精的方法。
背景技术
随着能源问题的目渐突出，可替代能源的研究日益得到重视，其中燃料酒精得到了迅猛发展，人们进行了多种原料生产燃料酒精的研究，如纤维素原料，陈化粮，糖蜜等。公开号为CN1948498的专利公布了一种利用餐厨垃圾生产燃料乙醇的方法，虽然原料上具有价格的优势，但在生产过程中需要使用工业酶，导致生产成本高。
发展燃料酒精这种生物质能源也给社会带来了问题和困绕，特别是生产过程中产生剩余的固态酒糟和液态糟液，由于其排放量大、COD含量高，对环境的危害巨大，制约了燃料酒精的发展。因此，对于酒糟的资源化处理也亟待解决。
发明内容
本发明是为了解决现有的制备酒精方法成本高以及产生的酒糟、糟液对环境污染的问题，而提出了一种酒糟混合液发酵产糖化酶及用该方法产出的糖化酶发酵餐厨垃圾生产酒精的方法。
酒糟混合液发酵产糖化酶的方法通过以下步骤实现：一、以1～2∶1的质量比将酒糟糟液与水混合，并向混合液中添加0.5～1.5％(w/w)、含水率为55～70％的固态酒糟，得到酒糟混合液；二、将酒糟混合液在115～121℃条件下灭菌15～20min，然后按100ml酒糟混合液添加6～10ml曲霉菌液的比例接入孢子浓度为1×107～3×107个/ml曲霉菌，在30～35℃、100～200r/min的条件下摇瓶发酵84～96h，即可得到糖化酶液。
用上述方法产出的糖化酶发酵餐厨垃圾生产酒精的方法通过以下步骤实现：a、将粉碎后的餐厨垃圾与食堂废水或自来水按1～4∶1的质量比混合，得到餐厨垃圾发酵培养基；b、每克餐厨垃圾发酵培养基中加入糖化酶活为90～100U的上述方法产出的糖化酶液，并按照100ml餐厨垃圾发酵培养基添加8～10ml酵母菌的比例接入酵母菌，然后在30～35℃的条件下厌氧发酵60～80小时；c、蒸馏发酵液，即得到酒精。
餐厨垃圾生产酒精剩余酒糟糟液的有机物含量高，其COD值可达到50000mg/L，而固态酒糟的含氮量高，其粗蛋白达35％以上，同时餐厨垃圾酒糟中还含有金属离子等营养元素，可充分满足产酶菌的生长要求。因此，本发明用酒糟糟液和固态酒糟提供微生物生长所需的营养物质，可以起到传统产酶培养基的作用，不仅可以提高糖化酶活，而且所产糖化酶不需纯化分离直接可用于餐厨垃圾的酒精发酵，这不仅可使酒精生产成本降低，而且可达到变废为宝、提高餐厨垃圾的附加值、避免酒糟和糟液对环境造成污染的目的。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式酒糟糟液发酵产糖化酶的方法通过以下步骤实现：一、以1～2∶1的质量比将酒糟糟液与水混合，并向混合液中添加0.5～1.5％(w/w)、含水率为55～70％的固态酒糟，得到酒糟混合液；二、将酒糟混合液在115～121℃条件下灭菌15～20min，然后按100ml酒糟混合液添加6～10ml曲霉菌液的比例接入孢子浓度为1×107～3×107个/ml曲霉菌，在30～35℃、100～200r/min的条件下摇瓶发酵84～96h，即可得到糖化酶液。
对比实验：
以1～2∶1的质量比将酒糟废液与水混合，分别添加混合液重量0.8％的麸皮、酒糟(含水率70％)和干酒糟，其中麸皮为市场销售，干酒糟则是本发明中使用的酒糟经105℃烘干水分所得；在121℃条件下灭菌20min，按照100ml酒糟混合液添加10ml黑曲霉菌液的比例接入曲霉，然后在30～32℃、200r/min的条件下摇瓶发酵84～96h，其它条件及参数均相同。实验结果如表1所示：
表1
实验数据表明使用蒸馏、固液分离后的酒糟更适合作为糖化酶发酵底物。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤一中向混合液中添加0.8～1.2％(w/w)、含水率为58～67％的固态酒糟。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤一中向混合液中添加1％(w/w)、含水率为60％的固态酒糟。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中将酒糟混合液在120℃条件下灭菌17～18min。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中按100ml酒糟混合液添加7～9ml曲霉菌液的比例接入孢子浓度为1×107～2×107个/ml曲霉菌，在30～35℃、120～180r/min的条件下摇瓶发酵88～92h。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤一中酒糟糟液为以餐厨垃圾为原料进行酒精发酵，蒸馏出酒精后经固液分离得到的液体物质。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤一中向酒糟糟液添加的固态酒糟是以餐厨垃圾为原料进行酒精发酵，蒸馏出酒精后经固液分离得到的固态物质。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二接种的曲霉为黑曲霉Aspergillus niger 4309或宇佐美曲霉Aspergillus usamii。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式酒糟糟液发酵产糖化酶的方法通过以下步骤实现：一、以2∶1的质量比将酒糟糟液与水混合，并向混合液中添加1％(w/w)、含水率为60％的固态酒糟，得到酒糟混合液；二、将酒糟混合液在121℃条件下灭菌20min，然后按100ml酒糟混合液添加8ml曲霉菌液的比例接入孢子浓度为2×107个/ml曲霉菌，在34℃、150r/min的条件下摇瓶发酵90h，即可得到糖化酶液；其中步骤一中酒糟糟液为以餐厨垃圾为原料进行酒精发酵，蒸馏出酒精后经固液分离得到的液体物质；步骤一中向酒糟糟液添加的固态酒糟是以餐厨垃圾为原料进行酒精发酵，蒸馏出酒精后经固液分离得到的固态物质；骤二接种的曲霉为黑曲霉Aspergillus niger 4309。
本实施方式得到的糖化酶液糖化酶活为2850U/ml。
具体实施方式十：本实施方式利用具体实施方式一方法产出的糖化酶发酵餐厨垃圾生产酒精的方法通过以下步骤实现：a、将粉碎后的餐厨垃圾与食堂废水或自来水按1～4∶1的质量比混合，得到餐厨垃圾发酵培养基；b、每克餐厨垃圾发酵培养基中加入糖化酶活为90～100U的实施方式一产出的糖化酶液，并按照100ml餐厨垃圾发酵培养基添加8～10ml酵母菌的比例接入酵母菌，然后在30～35℃的条件下厌氧发酵60～80小时；c、蒸馏发酵液，即得到酒精。
对比实验：
将粉碎后的餐厨垃圾与食堂废水或自来水按2∶1的质量比混合，每克餐厨垃圾发酵培养基中分别加入酶活为100U的具体实施方式一方法产出的糖化酶液和工业糖化酶，并接入餐厨垃圾发酵培养基质量10％的酵母菌，然后在35℃的条件下厌氧发酵60小时。经检测加入具体实施方式一方法产出的糖化酶液的发酵液中酒精浓度为37g/L，加入工业糖化酶的发酵液中酒精浓度为40g/L，证明具体实施方式一方法产出的糖化酶完全可以替代工业糖化酶。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤a中粉碎后的餐厨垃圾与食堂废水或自来水按1.2～3∶1的质量比混合。其它步骤与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤b中每克餐厨垃圾发酵培养基中加入95U的实施方式一产出的糖化酶液，并按照100ml餐厨垃圾发酵培养基添加9ml酵母菌的比例接入酵母菌。其它步骤与具体实施方式十相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤b厌氧发酵64～72小时。其它步骤与具体实施方式十相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤a中粉碎后的餐厨垃圾与食堂废水或自来水按1.5∶1的质量比混合。其它步骤与具体实施方式十相同。
机译： 酒精和发酵酵母生物质生产中的应变糖化酶证书
机译： 玉米粉干燥植物生物质作为糖化酶源同时淀粉淀粉发酵和乳酸发酵生产玉米粉中乳酸的方法
机译： 利用餐厨垃圾糖化酶溶液生产细菌纤维素的方法
