[发明专利]一种通过外源添加无机碳源对己酸发酵强化的方法

说明书

本发明公开了一种通过外源添加无机碳源对己酸发酵强化的方法，属于废弃物资源化领域。所述方法是向发酵混合液中投加碳酸钙作为无机碳源；所述碳酸钙的投加量相对于发酵混合液的质量体积浓度为5‑25g/L。本发明通过在发酵初期向发酵体系中外源添加碳酸钙粉末，可以持续的维持其中无机碳源，以提高己酸菌生产的主要微生物clostridium kluyveri的相对丰度，并强化己酸生产。

技术领域

本发明涉及一种通过外源添加无机碳源对己酸发酵强化的方法，属于废弃物资源化领域。

背景技术

废弃物的己酸转化是一种十分具有应用潜力的生物技术，其中Clostridiumkluyveri(己酸菌)增殖提高其在混合菌群中的主导地位能够为获得更高强度的己酸生产提供基础，强化己酸菌的数量可以为己酸生产提供保障。而己酸菌通过乙酰辅酶A和CO₂结合生成丙酮酸构成己酸菌细胞菌体，这意味着CO₂因此成为己酸菌Clostridium kluyveri的必需碳源。

但是由于厌氧己酸相发酵过程并不能提供持续的无机碳供给，研究发现液相中的无机碳短缺和己酸菌衰减呈现显著相关，进而限制了己酸有效生产周期。补加无机碳源可被视为混合菌群己酸发酵强化的必要条件。

无机碳源维持/补加形式和浓度一定程度上影响混合菌群的发酵特性：已有报道指出，Na₂CO₃、K₂CO₃等完全溶解性无机碳源可以快速的提升无机碳浓度并且带来pH缓冲能力，但是长期发酵过程中，有可能会导致一价阳离子(如Na⁺，K⁺)累积，使得发酵过程面临高盐问题，且成本相对较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过在发酵初期向发酵体系中外源添加碳酸钙粉末，可以持续的维持其中无机碳源，以提高己酸菌生产的主要微生物clostridium kluyveri的相对丰度，并强化己酸生产。

本发明的第一个目的是提供一种提高发酵混合液中己酸菌丰度的方法，所述方法是向发酵混合液中投加碳酸钙作为无机碳源；所述碳酸钙的投加量相对于发酵混合液的质量体积浓度为5-25g/L。

在本发明一种实施方式中，所述发酵混合液为同时含有乙醇和羧酸的发酵液；所述乙醇和羧酸质量比为(3-5)：1。

在本发明一种实施方式中，所述羧酸是指乙酸、丁酸和乳酸。

在本发明的一种实施方式中，所述羧酸是指乙酸。

在本发明一种实施方式中，所述发酵混合液是以接种污泥发酵液和自然酸化发酵液为原料，经调配得到。

在本发明一种实施方式中，所述自然酸化发酵液的制备方法是：将在果蔬废弃物中添加水，得到总固体浓度(TS)为7～10％、挥发性固体(VS)含量为80～120g-VS/L的发酵体系，然后将发酵体系于温度为34～36℃、pH为4.0～4.5、转速为12～60rpm的条件下进行发酵，得到自然酸化发酵液。

在本发明一种实施方式中，所述接种污泥发酵液的制备方法是：先在果蔬废弃物中添加水，得到总固体浓度(TS)为7～10％、挥发性固体(VS)含量为80～120g-VS/L的发酵体系，然后以50～100g-VS/L的接种量在发酵体系中接种厌氧污泥后将发酵体系于温度为34～36℃、pH为4.0～4.5、转速为12～60rpm的条件下进行发酵，得到接种污泥发酵液。

在本发明的一种实施方式中，所述果蔬废弃物含糖。

在本发明的一种实施方式中，所述果蔬废弃物的含糖量不低于8％(m/m)。