[发明专利]一种用于甜高粱糖汁发酵产溶剂的工业培养基

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体地说，是关于一种甜高粱糖汁发酵产溶剂的工业培养基及其应用。

背景技术

产溶剂梭菌（Clostridium spp.）是一类能够利用蔗糖、葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖等糖类物质作为碳源进行细胞生长和代谢活动，并在其代谢过程中产生丙酮、丁醇和乙醇三联产品的产孢子革兰氏阳性菌，是溶剂发酵工业的最重要菌种来源。丙酮和丁醇可作为溶剂广泛地用于化工、汽车、医药和食品等制造行业；丁醇还是一种优于乙醇、生物柴油的新一代可再生燃料。在石油化工兴起之前，利用产溶剂梭菌生产丙酮和丁醇的发酵工业曾是世界上仅次于酒精发酵的第二大生物技术产业。

传统的溶剂发酵工业主要以玉米（包括其它淀粉作物）和糖蜜等为原料，经丙酮丁醇梭菌（C.acetobutylicum）、拜氏梭菌（C.beijerinckii）等厌氧发酵，同时获得丙酮、丁醇和乙醇（Acetone-Butanol-Ethanol三联产品）的生物加工过程，亦称为“ABE发酵”。产溶剂梭菌发酵生成的总溶剂浓度和溶剂三成分之间的比例，往往随菌种类别、发酵底物和发酵条件而异。常见的产溶剂梭菌有以下4种：丙酮丁醇羧菌、拜氏羧菌、糖丁酸梭菌（C.saccharobutylicum）和糖乙酸多丁醇梭菌（C.saccharoperbutylacetolnicum）。产溶剂梭菌一般的A:B:E比例为3:6:1，A和B占溶剂的90%以上，故也称为“AB发酵”。

在现有技术中，利用梭菌发酵生产溶剂的培养基一般包括碳源、氮源、磷酸盐、钙盐和微量生长因子等。ZL2培养基是一种发酵产溶剂的通用培养基，组分及浓度如表1所示。

表1、ZL2培养基的组分及浓度

发明内容

ZL2培养基由糖、硫酸铵、溶液3（4种金属离子）和CaCO₃等四部分构成，这些成分分别行使碳源、氮源、微量元素和pH缓冲剂的作用。甜高粱糖汁由压榨而得，其中除含糖外，还含有其它营养元素。因此，为进一步降低甜高粱糖汁发酵成本，在ZL2培养基基础上对发酵培养基进行简化和优化。

本发明的第一个目的在于提供一种甜高粱糖汁发酵培养基。

本发明的第二个目的在于提供所述的发酵培养基在梭菌发酵产溶剂中的应用。

作为本发明的第一个方面，一种甜高粱糖汁发酵培养基，所述发酵培养基含有甜高粱糖汁和氮源，pH为6.0-8.0。

根据本发明，所述发酵培养基含有氮源0.25-1.5g/L。

根据本发明，所述氮源选自硫酸铵或尿素。

根据本发明，所述氮源为硫酸铵。

作为本发明的第二个方面，所述的发酵培养基在梭菌发酵产溶剂中的应用。

根据本发明，所述梭菌包括：丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌、糖丁酸梭菌和糖乙酸多丁醇梭菌。

根据本发明，所述糖丁酸梭菌为Clostridium saccharobutylicum P262。

本发明的有益效果：本发明通过简化获得的培养基组分简单，当pH为6.0-8.0时仅需甜高粱糖汁和氮源即可用于梭菌发酵产溶剂，成本低，适用于大规模工业发酵生产。

附图说明

图1为培养基中不同组分对溶剂发酵的影响结果。

图2为培养基中不同氮源对溶剂发酵的影响结果。

图3为培养基中碳酸钙对发酵的最终pH的影响结果。

图4为培养基中碳酸钙对溶剂发酵的影响结果。

图5为培养基中碳酸钙对产物的发酵时间的影响结果。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于实施本发明而非用于限定本发明的范围。

本发明中使用的菌株为Clostridium saccharobutylicum P262，购自德国微生物菌种保藏中心（DSMZ）。

以下实施例中使用的CGM培养基配方如下：