[发明专利]一种发酵与膜分离耦合生产长链二元酸的方法

说明书

本发明公开了一种发酵与膜分离耦合生产长链二元酸的方法，特别是高产十二碳二元酸（DC₁₂）的方法。通过下述方案予以实现：将维斯假丝酵母（Candida viswanathii）培养成的种子液接入pH5.0‑8.5含有5‑40%（v/v）10‑18个碳原子的正烷烃和95‑60%（v/v）包括糖质多元底物做生长碳源的液体发酵培养基混合液中；上述混合液在24‑40℃、通气量0.1‑3.0vvm下培养42‑194h，启动发酵与膜分离耦合装置，经耦合装置分离后的细胞循环回发酵罐，经耦合装置分离后的透过液进入提取环节制备长链二元酸，同时向发酵罐中补充培养基继续发酵过程。本方法用于转化正十二烷生产DC₁₂时，产酸达250g/L，产酸速率大于1.6g/h·L，提高了发酵过程的菌体密度，缩短发酵周期，提高合成二元酸的生产强度，未被利用的正烷烃也同时返回至发酵过程。

技术领域

本发明的技术方案属于发酵工程技术领域，具体涉及一种发酵与膜分离耦合生产长链二元酸的方法。

背景技术

长链二元酸是合成香料、工程塑料、热熔胶、涂料、润滑油、树脂和医药等的重要原料。

目前，长链二元酸主要采用微生物发酵法生产，利用微生物双端氧化的特殊功能发酵正烷烃制取长链二元酸。国内外生产菌株的ω-氧化能力较强，产酸可达200g/L，但在生产长链二元酸过程中面临的一个首要问题是生产效率较低。因此，为了解决该问题研究人员从菌种筛选方面做了大量的工作，如中国专利CN1233658A公开了一种生产长链二元酸的热带假丝酵母菌的筛选方法，该方法能快速而高效的获得α、ω-氧化能力强的假丝酵母突变菌株，为提高产酸量和转化率打下基础。另外，中国专利CN1130685A、CN1162644A、CN1369464A、CN1092108A、CN1034579A、CN1046757A分别公开了通过硝基胍、亚硝酸和紫外线多次反复诱变，选育ω-氧化能力更强的热带假丝酵母突变株并以烷烃作为生长碳源，氧化正烷烃生产长链二元酸的方法，这些菌株对十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸有一定效果。上述方法主要从菌种改良方面提高发酵效率，而菌种改良的工作量大，不确定因素多且发酵效率仍然较低，如专利CN1928100A中DC₁₂生产效率是1.3g/L·h，专利CN102115765A中十七碳二元酸的生产效率为1.13g/L·h，专利CN10225411A中混合二元酸的生产效率仅有0.92g/L·h，因此如何进一步提高二元酸的发酵效率仍是急需解决的问题之一。

到目前为止，专利和文献主要是侧重于菌种的改造以获得高产二元酸的菌株的方面，而鲜有针对发酵工艺改变而提高其效率的报道。因此，本专利主要针对长链二元酸发酵过程的特点，开发一种发酵与膜分离耦合生产长链二元酸的新技术。该技术利用膜工艺回流菌体并分离出已合成的高浓度二元酸，降低产物二元酸对其合成过程的抑制作用，提高发酵过程的菌体密度，缩短发酵周期，提高合成二元酸的生产强度；特别是采用膜分离回流菌体时，未被利用的正烷烃也同时返回至发酵过程，降低了二元酸提取过程分离正烷烃的难度。

发明内容

针对目前微生物合成长链二元酸过程生产效率低下的问题，本发明所解决的技术问题是：发酵过程中利用膜技术回流菌体并分离出已合成的高浓度二元酸，降低产物二元酸对其合成过程的抑制作用；提高发酵过程的菌体密度，缩短发酵周期，提高合成二元酸的生产强度；膜分离回流菌体时，未被利用的正烷烃也同时返回至发酵过程，降低了二元酸提取过程分离正烷烃的难度。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种发酵与膜分离耦合生产长链二元酸的方法，包括如下步骤：