[发明专利]一种提高1,3-丙二醇发酵性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一种提高1,3-丙二醇发酵性能的方法。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，可作为溶剂应用于油墨、印染、涂料、药物、润滑剂和抗冻剂等领域，但其最主要的用途是作为合成聚酯、聚醚和聚氨酯等高分子材料的单体。目前，1,3-丙二醇的合成方法主要有两种，即化学合成法和微生物发酵法。目前，规模工业化生产1,3-丙二醇的方法为化学合成法，但化学合成法会消耗日益枯竭的石化资源，并且会生成环境污染物。近年来，通过微生物发酵法生产1,3-丙二醇以利用可再生资源和对环境友好等特点日益受到人们的重视。

微生物发酵法生产1,3-丙二醇一般以甘油为底物，自从20世纪80年代开始研究微生物发酵法生产1,3-丙二醇以来，为获得高浓度的1,3-丙二醇，国内外研究人员作了大量研究和探讨，主要涉及优良生产菌株的筛选、菌株的遗传改造、营养条件优化，底物流加策略等各方面。

利用发酵温度控制策略来提高发酵生产1,3-丙二醇的产量和生产强度尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种提高1,3-丙二醇发酵性能的方法。

本发明的技术方案如下：

一种提高1,3-丙二醇发酵性能的方法，包括控制1,3-丙二醇发酵初期阶段的温度高于发酵中后期的温度。

在本发明的一个优选实施方案中，所述发酵初期阶段的温度为30-45℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述发酵中后期的温度低于发酵初期阶段的温度至少1℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述1,3-丙二醇发酵的体系的pH值为5.0-9.0。

在本发明的一个优选实施方案中，所述1,3-丙二醇发酵的接种量为1-20%。

在本发明的一个优选实施方案中，所述1,3-丙二醇发酵的方式为分批发酵和补料分批发酵。

在本发明的一个优选实施方案中，所述1,3-丙二醇发酵的状态包括厌氧发酵、微氧发酵、有氧发酵或上述三种状态的两种或三种的混合。

在本发明的一个优选实施方案中，所述1,3-丙二醇发酵的菌株为野生的1,3-丙二醇生产菌、通过代谢工程改造的1,3-丙二醇生产菌或通过基因工程手段构建的1,3-丙二醇生产菌。

本发明的有益效果是：本发明在发酵的初期阶段将发酵温度控制在较高水平，能促进微生物的生长，在发酵的中后期降低发酵温度，有利于产物1,3-丙二醇的合成，最终能有效提高发酵生产1,3-丙二醇的产量，整个发酵工艺过程操作简单方便，通用性强，对其他发酵产品的生产也具有重要的指导意义。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的发酵过程菌体生长、甘油消耗、产物生成以及副产物乙酸和丁酸生成变化曲线。

图2为本发明的实施例2中的发酵过程菌体生长、甘油消耗、产物生成以及副产物乙酸和丁酸生成变化曲线。

上述附图中的符号说明：■，甘油；□，1,3-丙二醇；▲，乙酸；△，丁酸；○：单位体积干细胞重量（DCW）。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

（1）菌种：丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum VPI1718）。

（2）发酵方式：补料分批发酵。

（3）反应器：5-L机械搅拌式发酵罐。

（4）发酵过程：以工业粗甘油为底物，发酵培养基的初始甘油浓度为50g/L，通入氮气维持发酵体系的厌氧环境，通气量为0.1vvm，pH通过自动流加4mol/L的NaOH控制在7.0，搅拌转速控制在150rpm；将种子液以10%的比例接入发酵培养基，接种后当发酵液中的甘油浓度降至25g/L左右时开始流加甘油，直至发酵结束，整个发酵过程温度控制在37°C，甘油补料液的甘油含量为400g/L，该发酵过程中菌体生长、甘油消耗、产物生成及副产物丁酸和乙酸的变化过程如图1所示。

（5）发酵结果：发酵15.5h，1,3-丙二醇浓度为49.3g/L，生产强度为3.18g/L/h，1,3-丙二醇对甘油得率为0.55g/g。

实施例2

（1）菌种：丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum VPI1718）。

（2）发酵方式：补料分批发酵。

（3）反应器：5-L机械搅拌式发酵罐。