一种木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法

本发明公开了一种利用木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法。纤维素类物质经碱法预处理、木聚糖酶酶解，固液分离后分别得到半纤维素水解液（木糖液）和固相残渣。固相残渣再经木质素提取后得纤维素残渣。木糖液直接用于普鲁兰糖发酵生产（得率≥0.29g普鲁兰糖/g木糖），纤维素残渣进行同步糖化发酵生产乙醇。含普鲁兰糖发酵液使用纤维残渣发酵蒸馏所得乙醇进行醇沉，提取精制得普鲁兰糖产品，纯化过程中产生的含乙醇废液与纤维素残渣乙醇发酵液合并，经蒸馏实现乙醇的回收利用。本发明可实现半纤维素和纤维素的充分利用和高值转化，并且能够节约利用资源，达到保护环境和提升经济效益的目的。

1.一种木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，包括如下步骤：
第一、半纤维素水解液制备：纤维类物质原料除杂、粉碎至20～30目后，按固液比为
1:12～1:15的量加入0.5～0.8％的NaOH溶液，40℃条件下预处理1～3h；将预处理后的纤维素
类物质洗至中性，按固液比1:15～1:18将原料投入pH4.5～5.5的酶解缓冲水溶液中，按
100～200IU/g原料加入市售木聚糖酶，同时添加表面活性剂RH0.005～0.01％、Tween-80
0.15～0.35％、PEG6000 0.2～0.35％、Triton X-100(曲拉通X-100)0.1～0.30％、并于38～40℃
条件下酶解36～72h，将酶解体系进行固液分离，得半纤维素水解液和固相残渣；
第二、木质素的提取与纤维素残渣制备：将第一步所得固相残渣按照固液比为1:12～1:18
的比例加入木质素提取混合液，温度为80～90℃，反应时间为2～4h；木质素提取之后的残渣
即为纤维素残渣；
第三、半纤维素水解液普鲁兰糖发酵：将第一步得到的半纤维素水解液蒸发浓缩，调整
初始糖浓度，补充硫酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钠、酵母浸粉后，将出芽短梗霉
(Aureobasidium pullulans)CGMCC No.7154种子液体按5-10％接种量接入到发酵罐中，培养
温度26～28℃，转速200～400r/min，通气量1.0～2.5vvm，pH控制在5.0～5.5，罐压0.02～0.03
Mpa，培养24h后加入二硫苏糖醇至浓度为1.0～2.0mM；发酵过程通过流加混合氮源控制溶
氧，当溶氧水平上升到60～70％以上时，向发酵罐中添加适量的混合氮源，使得溶氧水平降至
40～45％以下，培养7d结束发酵；发酵液分离醇沉再分离获得普鲁兰糖粗品；
第四、纤维素残渣同步糖化发酵生产乙醇：向纤维素残渣中补充营养物质K₂HPO₄、硫酸
铵、酵母浸粉添加市售纤维素酶，2～5％酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CGMCC 2.0119
种子液和0.5-1％CGMCC No.7377种子液，于30-35℃发酵15-20-小时，随后提高温度到
38-41℃，继续发酵30-40小时结束发酵；所得发酵液经蒸馏后得到乙醇；
第五、将第三步所得的含有乙醇的废液和第四步所得的含有乙醇的发酵液混合，蒸馏法
回收利用乙醇。
2.根据权利要求1所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，其特征在于，所
述半纤维素水解液制备中添加表面活性剂RH0.005％、Tween-80 0.25％、PEG6000 0.25％、Triton
X-100(曲拉通X-100)0.15％。
3.根据权利要求1所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，所述木质素提取
混合液组成比例为甲酸：乙醇为9:1。
4.根据权利要求1所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，所述发酵罐水平
甘蔗渣半纤维素水解液普鲁兰糖发酵中，发酵培养基组成为：半纤维素水解液浓缩至木糖
浓度为50g/L、(NH₄)₂SO₄ 1.2g/L、K₂HPO₄ 6g/L、MgSO₄·7H₂O 0.4g/L、NaCl 2
g/L、酵母浸粉1.0g/L，121℃高压蒸汽灭菌20min。
5.根据权利要求1所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，半纤维素水解液
普鲁兰糖发酵：培养24h后加入二硫苏糖醇至浓度为1.0mM。
6.根据权利要求1或5所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，半纤维素水
解液普鲁兰糖发酵：流加的氮源为混合氮源，酵母粉和硫酸铵的含量按照1:1的比例配制，
浓度均为10g/L。
7.根据权利要求1或5所述木质纤维素类物质联产生物乙醇和普鲁兰糖的方法，在纤维素残
渣同步糖化发酵生产乙醇步骤中：采用双阶段控制温度、混菌发酵，接入5％的常规酵母
CGMCC 2.0119和1％的耐高温酵母CGMCC No.7377，发酵前16h温度控制在30℃，随后
提高至40℃。
8.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于所述的纤维物质为甘蔗渣、玉米芯、
玉米秸秆、稻草、麦秆中至少一种。