[发明专利]一种利用淀粉类原料生产2,3-丁二醇的方法无效

专利信息
申请号: 200910015400.9 申请日: 2009-06-04
公开(公告)号: CN101565721A 公开(公告)日: 2009-10-28
发明(设计)人: 马翠卿;许平;王爱龙;王钰;李理想;唐鸿志 申请(专利权)人: 山东大学
主分类号: C12P7/18 分类号: C12P7/18;C12R1/22
代理公司: 济南金迪知识产权代理有限公司 代理人: 王绪银
地址: 250100山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要: 发明公开了一种利用淀粉类原料生产2,3-丁二醇的方法,是将淀粉类原料经过α-淀粉酶和糖化酶处理,以糖化液或者液化液作为发酵底物,用肺炎克雷伯氏菌作为发酵菌株,在无菌条件下通过分步糖化发酵或者同步糖化发酵来生产2,3-丁二醇。最终2,3-丁二醇的浓度达到43~112g/L,乙偶姻和2,3-丁二醇的最终浓度达到45~121g/L。本发明的优点是:利用淀粉类原料发酵生产高值平台化合物2,3-丁二醇,可降低发酵生产2,3-丁二醇的原料成本;建立了淀粉类原料糖化发酵生产2,3-丁二醇的最佳发酵条件;本发明的同步糖化发酵生产2,3-丁二醇可以节约能耗,节省设备投资,缩短发酵周期,提高生产效率。
搜索关键词: 一种 利用 淀粉 原料 生产 丁二醇 方法
【主权项】:
1.一种利用淀粉类原料生产2,3-丁二醇的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)淀粉类原料处理及分步糖化发酵培养基的制备:以水与淀粉类原料质量比为1~6∶1的比例将淀粉类原料加入自来水中混匀成淀粉浆;调节淀粉浆pH值在5.5~8.0,向淀粉浆中加入α-淀粉酶,α-淀粉酶加酶量为1~10U/g淀粉干重,在90~110℃条件下,液化0.5~4小时,得到淀粉液化液;将淀粉液化液pH值调节在3.5~6.0后加入糖化酶,糖化酶的添加量为100~1000U/g淀粉干重,在50~70℃条件下糖化0.5~6小时,得到淀粉糖化液,其葡萄糖浓度范围为60~510g/L;将糖化液115℃灭菌20min,冷却后作为碳源,用于制备进行分步糖化发酵的发酵培养基;适于进行分步糖化分批发酵的发酵培养基,配方是:碳源为淀粉糖化液,其用量以其含葡萄糖量计为100~120g/L,(NH4)2SO4 16g/L,K2HPO4·3H2O 4g/L,KH2PO4 4g/L,NaCl 2g/L,CaCl2 0.4g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L,ZnSO4·7H2O 0.4g/L,乙酸钾4g/L,柠檬酸三钠4g/L;pH值调至6.0~7.0;适于进行分步糖化补料分批发酵的发酵培养基,配方是:碳源为淀粉糖化液,其用量以其含葡萄糖量计为40~60g/L,(NH4)2SO4 16g/L,K2HPO4·3H2O 4g/L,KH2PO4 4g/L,NaCl 2g/L,CaCl2 0.4g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L,ZnSO4·7H2O 0.4g/L,乙酸钾4g/L,柠檬酸三钠4g/L;pH值调至6.0~7.0;上述淀粉类原料为玉米粉、玉米淀粉、木薯粉、木薯淀粉、土豆粉、土豆淀粉、红薯干粉中的一种或几种任意重量比例混合物;(2)5升发酵罐分步糖化发酵生产2,3-丁二醇:以体积比5~10%的接种量,将制备的肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)SDMCCTCC M 208097或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 8724种子液接种到装有2~4升分步糖化发酵培养基的5升发酵罐中,以发酵温度为30~40℃,搅拌转速为200~500rpm,通气量0.5~1.5vvm实施发酵;发酵过程中,通过发酵罐关联控制蠕动泵流加4~6M的KOH或3~6M的H3PO4来调节pH值,使之控制在pH 5.5~6.5;并每隔3~4小时取样测定发酵液中的葡萄糖含量和2,3-丁二醇浓度;若进行分步糖化分批发酵,当2,3-丁二醇浓度不再上升时,结束发酵,取发酵液分离、提取2,3-丁二醇;若进行分步糖化补料分批发酵,当检测葡萄糖浓度降到15~20g/L时,补加上述灭菌的淀粉糖化液,保持发酵液中葡萄糖浓度在15~60g/L,当测得葡萄糖消耗速率低于2g/(L·h)时,停止补加淀粉糖化液,待2,3-丁二醇浓度不再上升时,结束发酵,取发酵液分离、提取2,3-丁二醇;或者:(1)淀粉类原料处理及同步糖化发酵培养基的制备:以水与淀粉类原料质量比为1~6∶1的比例将淀粉类原料加入自来水中混匀成淀粉浆;调节淀粉浆pH值在5.5~8.0,向淀粉浆中加入α-淀粉酶,α-淀粉酶加酶量为1~10U/g淀粉干重,在90~110℃条件下,液化0.5~4小时,得到淀粉液化液;将淀粉液化液115℃灭菌20min,冷却后作为碳源,用于制备进行同步糖化发酵的发酵培养基;适于进行同步糖化分批发酵的发酵培养基,配方是:碳源为淀粉液化液,其用量为250~600mL/L,(NH4)2SO4 16g/L,K2HPO4·3H2O 4g/L,KH2PO4 4g/L,NaCl 2g/L,CaCl20.4g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L,ZnSO4·7H2O 0.4g/L,乙酸钾4g/L,柠檬酸三钠4g/L;pH值调至6.0~7.0;适于进行同步糖化补料分批发酵的发酵培养基,配方是:碳源为淀粉液化液,其用量为100~300mL/L,(NH4)2SO4 16g/L,K2HPO4·3H2O 4g/L,KH2PO4 4g/L,NaCl 2g/L,CaCl2 0.4g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L,ZnSO4·7H2O 0.4g/L,乙酸钾4g/L,柠檬酸三钠4g/L;pH值调至6.0~7.0;上述淀粉类原料为玉米粉、玉米淀粉、木薯粉、木薯淀粉、土豆粉、土豆淀粉、红薯干粉中的一种或几种任意重量比例混合物;(2)5升发酵罐同步糖化发酵生产2,3-丁二醇:以体积比5~10%的接种量,将制备的肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)SDMCCTCC M 208097或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 8724种子液接种到装有2~4升同步糖化发酵培养基的5升发酵罐中,同时补加过滤除菌的糖化酶,糖化酶的添加量为100~1000U/g淀粉干重;以发酵温度为30~40℃,搅拌转速为200~500rpm,通气量0.5~1.5vvm实施发酵;发酵过程中,通过发酵罐关联控制蠕动泵流加4~6M的KOH或3~6M的H3PO4来调节pH值,使之控制在pH 5.5~6.5;并每隔3~4小时取样测定发酵液中的葡萄糖含量和2,3-丁二醇浓度;若进行同步糖化分批发酵,当检测葡萄糖浓度降到15~20g/L时,加入过滤除菌的糖化酶,糖化酶的添加量为100~500U/g淀粉干重,使发酵液中葡萄糖浓度在15~40g/L,当加入糖化酶后葡萄糖浓度不再增加时,停止补加糖化酶;待葡萄糖耗完,2,3-丁二醇浓度不再上升时,结束发酵,取发酵液分离、提取2,3-丁二醇;若进行同步糖化补料分批发酵,当检测葡萄糖浓度降到15~20g/L时,补加200~800mL灭菌的淀粉液化液并加入过滤除菌的糖化酶,糖化酶的添加量为100~500U/g淀粉干重,以保持发酵液中葡萄糖浓度在15~60g/L,当测得葡萄糖消耗速率低于2g/(L·h)时,停止补加淀粉液化液和糖化酶,待2,3-丁二醇浓度不再上升时,结束发酵,取发酵液分离、提取2,3-丁二醇。
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