[发明专利]一种制备丁醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物化工领域，更具体的，本发明涉及一种制备丁醇的方法。

背景技术

近年来，随着国际石油价格的剧烈波动以及基于石油资源不可再生性的共识，发展生物燃料包括燃料乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物气体、生物甲醇、生物二甲醚等，已成为许多国家提高能源安全、减排温室气体、应对气候变化的重要措施。目前市场上以燃料乙醇和生物柴油最为常见，生物丁醇作为一种新一代生物燃料与乙醇相似，可以和汽油混合，但与乙醇相比，具有能量值高、挥发性小、可与汽油等其他燃料以任意比例混合使用、运输较为方便等优势。丁醇还是优良的有机溶剂和重要的化工原料，广泛应用于化工、塑料、有机合成、油漆等工业。丁醇可以通过化学法裂解石油产生，也可通过微生物发酵法产生。从长远的战略角度考虑，探索以再生资源替代石油原料的发酵法来获取化学品以及能源材料是一条及其重要的途径。因此，发酵法生产生物丁醇的技术日益引起了广泛关注。

然而，目前制备丁醇的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效制备丁醇的方法。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：pH在丁醇梭菌厌氧发酵过程中起着至关重要的作用。为此，发明人进行了大量的实验进行发酵条件的优化，由此，完成了本发明。

根据本发明的实施例，本发明提出了一种制备丁醇的方法，其包括：在厌氧条件下，在存在碳源的情况下，培养贝氏梭菌，以便获得丁醇，其中，所述培养是pH为4.7-6.0的培养环境中进行的。发明人惊奇地发现，在该pH的培养环境中，能够有效的制备丁醇，并且提高制备丁醇的效率。另外，贝氏梭菌(Clostridium beijerinckii)的底物抗逆性相对较强，产物转化率较高，底物利用范围较广。

根据本发明的实施例，在所述培养过程中，向培养环境中引入氮气，以便维持厌氧条件。由此，可以有效地维持培养环境为厌氧状态，从而进一步提高制备丁醇的效率。

根据本发明的实施例，所述碳源为选自葡萄糖、木糖、蔗糖、木糖、阿拉伯糖的至少一种。可选的，所述碳源为玉米芯酸解糖液。由此，可以进一步提高微生物将这些碳源转化为丁醇的效率。

根据本发明的实施例，所述贝氏梭菌的分类命名为贝氏梭菌（Clostridium beijerinckii）IB4，以保藏编号CCTCC NO：M2010310，保藏于中国典型培养物保藏中心。贝氏梭菌（Clostridium beijerinckii）IB4是以贝氏梭菌NCIMB8052为出发菌株经离子束诱变后获得的菌株[已经记载在中国专利申请CN201110020102.6中]，其特性是对木质纤维酸解糖液中抑制物的耐受性高、溶剂产量高、糖转化率高，因此是一种适合利用低劣质原料发酵产丁醇的优良菌株。在本发明中，通过调控适宜的pH值从而使贝氏梭菌（Clostridium beijerinckii）IB4能高效利用木质纤维素酸解糖液等低劣质原料，从而提高发酵法制备生物丁醇的经济性。

在本发明的实施例中，所述培养是在pH为5.5的环境中进行的。由此，可以进一步提高利用本发明的方法制备丁醇的效率。并且该pH适合多种碳源作为发酵底物。

在本发明的实施例中，在所述培养环境中设置pH感应器，当所述培养环境中pH高于5.5时，向所述培养环境中添加2mol/L的盐酸，当所述培养环境中pH低于5.5时，向所述培养环境中添加2mol/L的氢氧化钠。由此，可以有效地监控培养环境中的pH，进而提高制备丁醇的效率。

在本发明的实施例中，所述培养是在液体培养基中随着搅拌进行的。可选的，所述搅拌的速度为100-200rpm。由此，可以提高微生物与底物接触的几率，从而有效地进一步提高制备丁醇的效率。

在本发明的实施例中，所述培养是在35摄氏度下进行的。由此，可以进一步提高制备丁醇的效率。