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广西科学院国家非粮能源中心培育糖蜜酒精菌种纪实

来源:广西日报 作者: 2010-5-3
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摘要: 糖蜜,蔗糖业的副产品。酵母,糖蜜酒精的催化剂。“酵母,酵母,酒精之母。”作为酒精企业的关键原料,酵母不仅决定出酒率,还直接影响到企业的生产效益。...


  糖蜜,蔗糖业的副产品。酵母,糖蜜酒精的催化剂。“酵母,酵母,酒精之母。”作为酒精企业的关键原料,酵母不仅决定出酒率,还直接影响到企业的生产效益。



  近日,国家非粮生物质能源工程技术研究中心(下简称:国家非粮能源中心)传来喜讯:由该中心采用比较组学方法培育的高产、高效糖蜜酒精专用酵母菌种,已成功地运用于生产。这种糖蜜酒精专用酵母菌种能使发酵醪液酒精浓度由目前的10%上升到13.7%以上,酒份提高30%,废液减少30%,能耗降低15%。



  以支撑我国生物质能源产业科技发展、服务广西千亿元产业为己任的国家非粮能源中心,经过艰苦攻关获得的此项成果,有望使我国酒精企业生产技术水平跃上一个新台阶。专家测算,该成果如在全行业推广,每年可新增效益4亿元,节约标煤10万吨。



  为酒精企业破解难题



  坐落于祖国南大门凭祥市的广西丰浩酒精有限公司是一家生产糖蜜酒精的民营企业,也是国家非粮能源中心甘蔗燃料乙醇新技术产业化示范基地。



  4月22日,记者来到这里。一见面公司总经理凌长清就兴奋地告诉记者:“我们公司现在用的糖蜜酒精专用酵母菌种,比传统酵母的产酒率提高了3个百分点,能耗降低了15%。这得益于国家非粮能源中心的专家!”  



  在车间办公室,车间王主任拿出两本酒精发酵罐分析原始记录给记者看,其中一本写着:2009年12月9日2时投入菌种,酒份为0.6%。随后每隔两小时酒份的数字在迅速往上跳动,到12日14时上升到13.7%。而此前,企业使用传统酵母生产的酒份,仅能达到10~11%。



  (下转第二版)





  (上接第一版)酒份提高3个百分点,对企业意味着什么?



  凌总说,今年,酒精生产原料糖蜜价格已从每吨600元涨到了1200元,涨了1倍,但酒精每吨的价格仅从4500元升到6000元,涨幅只有30%多。降低成本,节能降耗,关系到糖蜜酒精企业的生存与发展。而直接使用这项成果后企业收益了三大好处:一是提高了设备的利用率,用同样的原料、设备,酒的产量可提高20%;二是降低了能耗,可节约煤、电15%,折算下来,每吨酒精的能耗成本降低了100元;三是可减少企业废弃物排放,同样体积的醪液产生了更多的酒精,减少了单位酒精废弃物的排放,节省了环保投入,改善了环境,企业在低碳经济发展的道路上又迈出了可喜的一步。



  国家非粮能源中心副研究员陈东说,长期以来,我国糖蜜生产都是应用通用酵母,成熟醪酒份最高也超不过11%。新菌种将改变这一状况,在糖蜜酒精行业推广后效益会更大。



  据中国糖业协会统计,2008/2009榨季全国糖蜜产量300万吨,如果全部采用专用酵母生产,每年可新增效益4亿元,节约标煤10万吨,减少污水排放300万吨,这将有力推进我国糖蜜酒精产业技术升级。



  臭水沟里寻找“良药”



  酵母菌是人类应用最早的微生物,其历史可追溯到3000年前,目前已知的酵母已有1000多种。



  酵母菌虽然在自然界中分布广泛,但要筛选一个在工业生产中适用的高效酵母菌株却十分不易,特别是用于糖蜜酒精生产的菌株。



  我国利用糖蜜生产酒精时间虽然很长,但在产酒率、发酵残糖含量、发酵时间上,与目前世界蔗糖生产先进国巴西仍有较大差距。其原因是糖蜜有较高的渗透压、重金属等,成分复杂,此前我国的酿酒酵母无法适应糖蜜成分的变化。构造适应糖蜜酿酒生产的专用酵母,便成为提高糖蜜酒精生产效益的关键。



  国家非粮生物质能源工程技术研究中心是科技部2008年年底批准、同意建设的国家级科技平台。中心依托单位——广西科学院拥有黄日波博士等一批在酶解技术研究领域获得过多项国内领先科研成果的创新团队。中心组建后,瞄准将中心打造成为我国非粮生物质能源技术研发基地、成果孵化基地和成果工程化基地的目标,迅速建立了高水平的基因文库,以及分子生物学、代谢工程、酶分子改造等7个实验室,购进了飞行时间质谱仪、基因测序仪等一批先进仪器设备,并通过人才扩张战略的实施,初步形成了以黄日波博士为带头人,由酶工程、结构分析、生物技术等专业6名博士和4名硕士组成的研发团队。他们深入广西糖企,采集糖蜜废液,寻找、筛选、改造菌株,展开一次次科研攻关。为了找到适宜的菌株,专家们几乎跑遍了广西的酒精厂,排水沟、污水池、厌氧塘都留下了他们的身影。别人对这些臭气熏天的污水都避之不及,他们却视之为宝,认为好的菌种很可能就藏在里头。有了合适的菌株,他们再应用基因组织学平台,寻找适宜糖蜜发酵的高产酒率的基因片断,然后进行重新拼接组合,得到一个新菌株,再与此前获得的菌株比较,经多次培养、筛选,最后构造出一个高效糖蜜酒精生产专用酵母菌种。



  机制创新实现双赢



  科研成果转化难,一直是困扰科研单位发展的难题。中心是如何做到在短时间里攻下长期以来糖蜜酒精专用酵母菌种选育的难关,并使成果很快应用于生产,产生效益?



  在广西科学院大厦10楼的院长办公室,黄日波博士回答了记者的疑问:“服务国家、地方经济发展,是国家工程中心义不容辞的责任。从成立之日起,中心就把自身的建设与服务国家、地方重大支柱产业发展结合起来,积极探索一条符合科技创新规律、贴近生产、快出成果、有利转化的产学研合作的新路子。”



  蔗糖业是广西重点发展的产业,糖蜜酒精生产遇到的共性技术难题,自然顺理成章地列入了中心首选课题。



  “要快出成果,加快成果转化,必须在研发体制和机制上加以创新。”黄日波又说。



  以往,科研机构的成果多属实验室成果,离生产应用尚有较大距离。要加快转化,必须在加强中试和产业化示范基地建设上下功夫。如果按传统做法,基地全由中心建设,既造成中心建设经费的增加,也不便于成果的直接推广。于是,他们将中试基地建在广西科学院,而把新技术产业化示范基地落在企业。事实证明,这是一条产研双赢的成果转化的高效之路。



  2008年11月,中心筛选出第一株糖蜜酒精专用、高效菌株,经过中间试验后,只用了短短13个月,就完成了对新菌株重新构造的攻关任务,于年底在示范基地进行试用、改进后,很快就用于了规模生产。



  据黄日波介绍,在对糖蜜酒精酵母科技攻关的同时,中心还对糖酒联产、糖能联产、蔗渣木质纤维低成本糖化及纤维素酒精生产技术、酒精发酵废液处理等有关制糖产业的关键性、共性技术展开了研究。如今,已在多个研究方向获得了重要进展。

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