[发明专利]厌氧微生物的发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物的发酵方法，尤其涉及借助能产生丁醇、丙酮、乙醇和/或异丙醇的微生物进行厌氧微生物发酵的方法，属于微生物发酵技术领域。

背景技术

众所周知，厌氧微生物的培养有两个传统培养步骤，即通过物料通过量或限制磷酸盐控制发酵过程，使在第一步（培养）保持恒定的高浓度微生物，即产生稳定的平衡状态，并使一部分底物转化为丁醇、丙酮和/或乙醇。在第二步则以尽可能短的时间使所需产物达到最高产量。如果第一步中物料通过量过高，则会造成冲掉的细胞多于新生长的细胞。相反，需要时可以低物料通过量来控制细胞生长。

该方法的缺点一则产量仍然不能令人满意，二则不能保持连续培养的长期稳定性，即不能保持几百小时或更长时间的稳定产量。其原因在于所形成的产物即丁醇、丙酮和/或乙醇或异丙醇对发酵微生物具有毒害作用，因此，在生成产物达到一定浓度时，会终止产物的形成或严重损害微生物培养发酵。该已知方法还值得注意的另一个缺点在于几乎只有用己糖才能得到令人满意的结果。

因此，急需业界人员进行进一步的探索与研发。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是，提供一种厌氧微生物的发酵方法，其可以很长时间内能稳定地提高产量，且安全无污染，效率高。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种厌氧微生物的发酵方法，该方法至少分两步进行，第一步主要是连续培养微生物，第二步主要是通过连续或分批加料生成产物，在第二步将微生物固定在载体材料上；

所述载体材料采用开孔烧结玻璃、浮石或含有大量SiO₂并具有开孔结构的等同物，孔径为30-180 um，吸水性至少为0.35ml/cm³，载体材料与总操作体积的比为1∶8至1∶1.5。

优选的，从产物形成阶段除去培养基，然后通过提取，优先采用已知方法，用高级醇或高级脂肪酸分离生成的产物，再将形成少量产物反应相返回到产物形成阶段和/或本方法的第一步处理。

优选的，在进行第一步处理时，采用连续蒸发方法，从培养基中蒸除产物。

优选的，采用蒸发膜，尤其是硅橡胶膜，蒸除产物，蒸除的温度为40-80℃，并且采用载体气体，如N₂、H₂、CO₂、CO或这些气体的混合物，或采用发酵气体或采用真空方法降低蒸发时的蒸发压。

优选的，在第二阶段采用气体汽提方法对产物进行最佳的连续分离。

进一步的，采用汽提气，如N₂、H₂、CO₂、CO或这些气体的混合物，或发酵气体对产物进行连续分离，液体与气体的体积流动比为0.06∶1至1.8∶1，温度为40-80℃。

优选的，按第二步处理的产物含量控制营养液和/或糖溶液的加入量。

在第一步中应予注意的是，选择的高物料通过量的多少应能使微生物生长，并且在产酸阶段中没有明显地形成产物。在此生长阶段，微生物发展其良好的粘附特征，然后带着这种特征进入第二步，使微生物固定在载体材料上。如果在第一步中选择的物料通过量过低，则细胞生长终止，同时可能形成产物，由此还会失去微生物对载体材料良好的吸附特征。

采用微量过滤法，尤以错流微量过滤法为佳，在第二步中将细胞与培养基分离，可以代替微生物固定地方法，然后再返回，这样也可获得与固定法同样的效果。

另外，在第一步中高浓度产物（由于低物料通过量造成）会导致微生物的退化，从而使生成的产物生成新的酸，从经验得知，这种变化是不可逆的。而在第一步物料通过量过高，则会将微生物冲走，从而在一定时间后，导致用于第二步的细胞数量不足。

因此，物料通过量必须按具体情况确定。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的发酵方法可以很长时间内能稳定地提高产量，且安全无污染，效率高，应用前景好。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

由下列组合物配制的培养基用作营养培养基：

木糖（无水）    60g/l

KH2PO41g/l

K2HPO41g/l

（NH4）2SO42g/l

MgSO4.7H2O 0.1g/l

NaCl    0.01g/l