[发明专利]一种利用琥珀酸放线杆菌发酵产丁二酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用琥珀酸放线杆菌发酵产丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸（succinic acid）又称琥珀酸，被广泛应用于医药、农药、染料、香料、油漆、食品和塑料等行业，作为C4平台化合物，可用于合成1，4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯等有机化学品以及聚丁二酸丁二醇酯 (PBS) 类生物可降解材料，被美国能源部认为是未来12种最有价值的生物炼制产品之一。

丁二酸的生产方法主要包括化学合成法和微生物发酵法，利用微生物发酵法转化可再生资源（葡萄糖、木糖等），由于原料来源广泛且价格低廉，污染小，环境友好，且在发酵过程中可以吸收固定CO₂，能有效缓解温室效应，开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径，今年来成为研究的热点。丁二酸的生产菌株主要集中在Anaerobiospirillum succiniciproducens、Actinobacillus succinogenes、Mannheimia succiniciproducens、重组谷氨酸棒杆菌和重组大肠杆菌。

芭蕉芋( Canna edulis Ker. )，又称蕉藕、姜芋等，为蕉科、美人蕉属中的一种单子叶块根植物，主要分布于我国南方的云南、贵州、四川、广西、海南等省区。芭蕉芋的主要成分为淀粉，其含量高达17%-18%，亩产为2 500-5 500 kg。芭蕉芋干片化学组成为: 淀粉66.0%，灰分2.80 %，粗纤维2.65%，脂肪0.28%，蛋白质3.63 %，单宁0.19 %，水分17.10%。由于芭蕉芋适口性较差，传统上仅用作饲料，尚未得到很好的开发利用。

发酵是一种复杂的生化过程，受很多因素的影响，如菌体自身的生产性能、培养基的配比、种子的质量、发酵条件和发酵过程控制等都与目的产物的产出有密切的关系。在工业生产中，为了最大限度的发挥菌体的生产能力，应该提供最优的生产培养基和培养条件。因此，探索菌株高产特性充分表达的最优培养条件是发酵生产的基础和关键。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种利用琥珀酸放线杆菌发酵产丁二酸的方法，以芭蕉芋糖浆为主要原料，利用琥珀酸放线杆菌( Actinobacillus succinogenes) CICC11014发酵生产丁二酸，通过对菌株培养基的研究，确定了菌株最适的发酵培养基：优化后发酵培养基: 芭蕉芋糖浆( 以总糖计)89. 66 g/L，CSL 38. 55 g/L，Na₂HPO₄·12H₂O 2. 23 g/L，KH₂PO₄·3H₂O 2. 23 g/L，MgCO₃ 60 g/L，pH 6. 5，115℃湿热灭菌20 min。此最优培养基条件下发酵可以提高糖的转化率，使丁二酸的产量达到70 g/L。

1.      一种利用琥珀酸放线杆菌CICC11014发酵产丁二酸的方法，其特征在于用芭蕉芋糖浆做碳源，将培养基装于100 mL厌氧瓶中(装液体积50 mL) ，接种量5%，充入100% CO₂。每个实验做3个平行样，取平均值并计算误差。

2.      步骤1所述的芭蕉芋糖浆的制备取芭蕉芋块茎 (产地中国四川省) ，切片、烘干后在粉碎机上打碎，加水浸泡2 h; 调pH 6.7，加高温淀粉酶 (无锡赛德酶制剂厂) 20 U/g 干粉， 105℃液化20-40 min; 再降温至60℃，调pH 4. 5，加入糖化酶300 U/g 干粉，糖化8-12 h，再经过过滤得芭蕉芋糖浆，糖浆含总糖15%-20% ( w/w) 。

3.      步骤1所述的种子培养基：葡萄糖10 g/L，酵母膏15 g/L，Na₂HPO₄ ·12H₂O 1 g/L，KH₂PO₄·3H₂O 1 g/L，121℃湿热灭菌20 min 后冷却，并加入5%膜滤后的1 mol/L NaHCO₃，以缓冲培养时种子液的pH 变化。