[发明专利]一种提高发酵生产丁醇产量的方法

说明书

本发明涉及一种提高发酵生产丁醇产量的方法，包括（1）种子活化：将丁醇发酵菌接入无氧的RCM培养基中活化；（2）厌氧发酵：制备P2发酵培养基，灭菌除氧后接入步骤（1）活化好的丁醇发酵菌种子液，进行厌氧发酵；（3）发酵调控：当厌氧发酵进入指数期后，加入适量添加剂，所述添加剂为GHK‑Cu²⁺、肌醇、水溶性胆固醇中的一种或几种，之后持续厌氧发酵至结束。该方法通过在丁醇发酵过程中加入GHK‑Cu²⁺、肌醇、水溶性胆固醇等添加剂，提高了丁醇产量和生产速率，缩短了发酵时间。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种提高发酵生产丁醇产量的方法。

背景技术

丁醇是一种重要的化工原料，广泛用于各种塑料和橡胶制品的制造和丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等化学品的合成。近年来，随着下游产业的发展，市场需求直线上升，2013年我国丁醇的进口量在40万吨左右。丁醇是继燃料乙醇后又一种极具潜力的新型生物燃料，其热值、辛烷值与汽油相当，蒸汽压低，与汽油任意比混溶，使用安全性能高，并且不产生SOx及NOx等传统化石燃料所产生的环境污染废弃。另外，丁醇不会腐蚀管道、不易吸水，依靠现有的汽油输送管道及分销渠道便可以实现远程输送，基于以上的优良特性，联合国国际能源署将生物丁醇列为第二代生物燃料。

微生物发酵生产丁醇作为一种重要的生物转化技术极具发展和产业化的潜力。丙酮丁醇发酵主要指丙酮丁醇发酵菌在厌氧条件下将葡萄糖、木糖等作为发酵底物，经过复杂的生物化学过程后，形成以丁醇和丙酮为主要代谢产物的发酵工艺。传统丙酮丁醇发酵存在一系列的制约因素，阻碍着发酵丁醇的产业化，其中丁醇毒性被认为是抑制丙酮丁醇发酵菌生理活动的主要原因，其毒性机制与其疏水性相关，与其他长链脂肪醇一样，这些分子的主要作用可能是破坏细胞膜的磷脂结构，其次，丁醇的毒性还表现在抑制膜对糖和氨基酸的吸收方面。在很多研究报告中，在菌种生长培养基或者发酵培养基中添加适量的微量成分可以有效的提高菌种对丁醇毒性的耐受性，维持发酵菌种的正常生理活动，从而提高溶剂产量。

季冉等在“外加肌醇对嗜鞣管囊酵母发酵的酒精产量及其耐酒精能力的影响”（生物技术通报, 2008, (2): 163-167）一文中报道了在嗜鞣管囊酵母生长和发酵培养基中分别添加0-200mg/L肌醇，嗜鞣管囊酵母的生物量及发酵的酒精产量均有所增加，外加肌醇对嗜鞣管囊酵母生长有轻微的刺激作用，酵母生长最适肌醇浓度为150mg/L。该方法是在生长和发酵培养基中投加肌醇，并且投加量相对较大。

CN102876736A公开了一种添加FeSO₄•7H₂O调控以秸秆为原料发酵生产丙酮、乙醇及丁醇的方法，该方法通过单添加0.1-1g/L的FeSO₄•7H₂O促进发酵，避免了复杂的脱毒工艺，提高了溶剂产量和生产效率，降低了生产成本。

CN103215316A公开了一种添加锌离子调控厌氧发酵生产丁醇的方法，在包括碳源、氮源、无机盐和生长因子的发酵培养基中，添加浓度为0.1mg/L-120mg/L的锌离子调控厌氧发酵生产丁醇，能够存进菌体生长及碳源利用，缩短了发酵周期，提高了丁醇产量及产率。

上述专利中所投加的均是无机盐离子，与菌体细胞相容性不佳，另外，添加后其未改变菌种对丁醇毒性的抵抗能力，耐丁醇毒性不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高发酵生产丁醇产量的方法。该方法通过在发酵过程中添加GHK-Cu²⁺、肌醇、水溶性胆固醇等添加剂，提高了丁醇产量和生产速率，缩短了发酵时间。

本发明提高发酵生产丁醇产量的方法，包括如下内容：

（1）种子活化：将丁醇发酵菌接入无氧的RCM培养基中活化；

（2）厌氧发酵：制备P2发酵培养基，灭菌除氧后接入步骤（1）活化好的丁醇发酵菌种子液，进行厌氧发酵；