響應面法優化耐高溫酵母生產高濃度乙醇

申乃坤，王青艷，陸雁，秦燕，黃日波

廣西科學院國家非糧生物質能源工程技術研究中心，南寧 530007

響應面法優化耐高溫酵母生產高濃度乙醇

申乃坤，王青艷，陸雁，秦燕，黃日波

廣西科學院國家非糧生物質能源工程技術研究中心，南寧 530007

利用耐高溫酵母GXASY-10菌株對木薯粉同步糖化(SSF)法生產高濃度乙醇的發酵條件進行了優化。在單因素實驗的基礎上，首先應用Plackett-Burman試驗設計篩選影響酒精高溫高濃度發酵的重要參數，采用最陡爬坡實驗逼近最大酒精生產區域后，利用 Box-Behnken設計確定重要參數的最佳水平。篩選結果表明，影響酒精產量的重要參數是液化時間、糖化酶用量和初始木薯粉(底物)濃度。最佳工藝條件為：液化時間為35 min，糖化酶添加量為1.21 AGU/g底物，底物濃度為37.62%。20 L發酵罐在此條件下(發酵溫度37℃，轉速100 r/min)經過48 h發酵，酒精濃度可達16.07%(V/W)。優化條件與初始條件相比較，酒精濃度提高了33%。

燃料乙醇，木薯，同步糖化發酵，Plackett-Burman設計，Box-Behnken設計

Abstract:We optimized the conditions of simultaneous saccharification and fermentation(SSF)from cassava flour into high-concentration ethanol by thermophilic yeast GXASY-10.Based on the single factor experiment, we screened the important parameters by Plackeet-burman design.We used the path of steepest ascent to approach to the biggest region of ethanol production subsequently.Then, we obtained the optimum values of the parameters by Box-Behnken design.The results showed that the important parameters were the liquefaction time, glucosidase dosages and initial concentration of cassava flour(substrate).The optimum technical conditions were as follows: liquefaction time 35 min, glucosidase dosages 1.21 AGU/g substrate and initial substrate concentration 37.62%.Under such optimum conditions, the ethanol yield of 20 L fermentor reached 16.07%(V/W)after 48 h fermentation at 37oC and 100 r/min.The ethanol content increased 33% than that under the original condition.

Keywords:fuel ethanol, cassava, simultaneous saccharification and fermentation(SSF), Plackett-Burman design,Box-Behnken design

隨著社會和經濟的高速發展，能源短缺成為各國面臨的重大課題。實施燃料乙醇計劃，對于發展國民經濟、保障能源安全和改善環境等具有十分重要的意義[1]。目前在燃料乙醇的發展上我國政府提出“因地制宜，非糧為主”的原則。木薯(Cassava)是一種極具潛力的非糧能源作物，木薯干片淀粉含量可達 70%以上，被稱為“淀粉之王”[2]。以木薯為原料生產燃料乙醇，不僅能夠滿足原料長期穩定經濟的供應，而且不影響我國的糧食安全，同時可減少環境污染，提高農民收入。……