[发明专利]一种促进生物发酵产纤维素酶的方法

说明书

一种促进生物发酵产纤维素酶的方法，以CN106554931A公开的拜氏梭菌XH0906接种至丁醇发酵培养基中，发酵生产丁醇，将发酵产物除去丁醇后，先加入乙醇，收集沉淀，向沉淀中加入硫酸或盐酸酸解，酸解产物加入至纤维素酶发酵菌种的培养基中，接种纤维素酶发酵菌种，促进纤维素酶的发酵生产。本发明的方法针对特有菌种的特殊丁醇发酵产物进行了有效利用，解决了发酵液后续处理问题，又对纤维素酶的生产起到促进作用，产生较大的经济效益。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，具体涉及一种促进纤维素酶发酵的方法。

背景技术

丁醇是一种重要的有机化工原料，在化工、医药和石油等工业领域有广泛的用途，而且作为一种有潜力的可以替代汽油的可再生生物能源，丁醇越来越受到世界各国政府和很多跨国公司的关注。丁醇主要来源于化学合成和微生物发酵，其中化学合成法目前具有成本优势，但需要大量化石燃料作为原料。化石燃料不可再生、价格不确定而且世界分布不均一，大量使用会造成严重环境污染，因此微生物发酵法生产丁醇代表未来的发展趋势。发酵法生产生物丁醇曾经是仅次于生物乙醇的成熟工业，后来受到石油工业的冲击，逐步衰落。进入新世纪以来，生物丁醇的发展又展现出新的特点。首先，丁醇生产原料的转换，传统的原料是糖蜜和淀粉，发酵流程和技术都已经相当成熟，而当今只适合于极少数原料丰富的国家，淀粉用于生物燃料的生产会产生“与人争粮，与粮争地”的问题，因此开展以木质纤维素为原料的厌氧梭菌丁醇发酵工艺成为研究热点。

木质纤维素是自然界中分布最广、含量最多的可再生糖类资源。作物秸秆等纤维素原料中含有大量的纤维素和半纤维素多糖类物质。这些多糖类物质性质很稳定，即使经过预处理，仍要在催化剂作用下才能水解为单糖，然后再经发酵才能制备纤维素丁醇。水解最常用的催化剂是无机酸和纤维素酶制剂。酶解利用微生物酶系将天然纤维素和半纤维素降解为可发酵的单糖，与化学水解法相比，可发酵单糖得率高、反应条件温和、能耗低、环境友好。纤维素丁醇生产过程中，纤维素酶的成本大约占到丁醇生产成本的四分之一，开发具有低成本的纤维素酶生产过程对降低纤维素丁醇成本、提高丁醇经济性有重要意义。

另一方面，原料的改变给丁醇发酵带来了一系列的科学问题。如产物浓度及产率较低造成原料单耗偏高。传统丁醇生物发酵的主要产物是丙酮、丁醇和乙醇，其含量约为6:3:1，简称ABE发酵。丁醇选择性低，只占ABE总溶剂的60%。而丁醇发酵过程中往往会产生大量副产物，如何充分利用这些副产物，提高其附加值，也是降低丁醇生产成本的关键。

发明内容

针对现有技术中纤维素酶生产成本高，本发明提供一种促进生物发酵产纤维素酶的方法，以拜氏梭菌XH0906发酵生产丁醇的发酵产物为促进剂，用于纤维素酶的生物发酵中，针对特有菌种的特殊丁醇发酵产物进行了有效利用，解决了发酵液后续处理问题，又对纤维素酶的生产起到促进作用，产生较大的经济效益。

本发明的技术目的通过以下技术方案实现：

一种促进生物发酵产纤维素酶的方法，以CN106554931A公开的拜氏梭菌XH0906接种至丁醇发酵培养基中，发酵生产丁醇，将发酵产物除去丁醇后，先加入乙醇，收集沉淀，向沉淀中加入硫酸或盐酸酸解，酸解产物加入至纤维素酶发酵菌种的培养基中，接种纤维素酶发酵菌种，促进纤维素酶的发酵生产。

进一步的，上述方法中，所述丁醇发酵培养基中的碳源为50-150g/L的葡萄糖或相当含糖量的木质纤维素糖化液。作为更具体的技术方案，所述丁醇发酵培养基中还包括蛋白胨5-10g/L、牛肉膏4-8g/L、硫酸铵0.5-1.0g/L、硫酸铁0.05-0.2g/L、硫酸镁0.1-0.5g/L。

进一步的，上述方法中，拜氏梭菌XH0906发酵产丁醇的发酵温度为30-38℃，控制pH为5.0-8.0，发酵时间为72-120h。