[发明专利]一种半连续发酵生产生物丁醇的方法

摘要

一种半连续发酵生产生物丁醇的方法，属于生物工程技术领域。本发明涉及半连续发酵方法，以糖丁酸梭菌（Clostridiumsaccharobutylicum）DSM13864发酵甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜及木质纤维素水解糖浆等糖质原料制备生物丁醇过程中的应用。本发明方法可获得较高的溶剂产量和溶剂生产强度；只需一次灭菌和接种，节约了反复洗罐、灭菌等非发酵时间，缩短了生产周期，大大提高了设备的利用率；且发酵设备简单，易于自动化控制，适用于工业化。

主权项

一种半连续发酵生产生物丁醇的方法，其特征在于先经种子培养，然后整个发酵过程为二级半连续发酵：一级罐提供菌体，二级罐发酵生产生物丁醇溶剂；步骤为：（1）种子培养：以糖丁酸梭菌（Clostridium saccharobutylicum） DSM 13864为发酵生产生物丁醇的菌种；种子培养基RCM，每L中含：酵母膏0.5 5g，牛肉膏5 30g，蛋白胨2 20g，可溶性淀粉0 5g，葡萄糖2 10g，半胱氨酸盐酸盐0 5g，NaCl 2 10g，NaAc 2 10g，刃天青0.5 5mg，pH 5.5 7.5；将菌种孢子液转接于种子培养基中，置于真空干燥器中抽真空0.065MPa，种子培养条件为20 40℃，培养时间5 20 h； （2）半连续发酵半连续发酵过程分为二级：一级罐1 2个提供菌体，二级罐1 5个发酵生产生物丁醇溶剂；一级补料培养基SSM1，每L中含：总糖0.5% 5 %，CaCO3 2 10 g，(NH4)2SO4 0.5 5 g，K2HPO4 0.2 2 g，玉米浆干粉5 30g，MnSO4·H2O 0 0.5g，pH 5.5 7.5；二级补料培养基SSM2，每L中含：总糖4% 20 %，CaCO3 2 10 g，(NH4)2SO4 0.5 5 g，K2HPO4 0.2 2 g，玉米浆干粉5 30g，MnSO4·H2O 0 0.5g，pH 5.5 7.5；一级罐为1 2个，二级罐为1 5个，一级罐培养时间为5 15 h，二级罐培养时间为8 30 h，培养温度为20 40℃；一级罐与二级罐之间为串联，二级罐之间为并联；(a) 在一级罐中培养获得菌体：培养基即为一级补料培养基SSM1，将种子液按1% 20%的接种量接种于一级发酵罐中，发酵温度为20 40℃，当菌体浓度达OD660为5.0 10.0时，将10% 90%体积的发酵液转移至其中一个二级发酵罐中，立即向这个二级发酵罐补加同等体积的二级补料培养基SSM2；同时在一级发酵罐中补加SSM1，使液体体积达未转移前相同；继续重复发酵；当一级发酵罐中菌体浓度再次达OD660为5.0 10.0时，将10% 90%体积的发酵液转移至另一个二级发酵罐中，立即向这第二个二级发酵罐补加同等体积的二级补料培养基SSM2；同时在一级发酵罐中补加一级补料培养基SSM1，使液体体积达未转移前相同，在相同发酵条件下进行新一轮的发酵； (b) 将一级罐中10% 90%的菌液转移至二级罐中；向二级发酵罐补加同等体积的二级补料培养基SSM2，一级和二级发酵温度均为20 40℃；(c) 在一级罐和二级罐中分别补入与转移菌液等体积的新鲜一级补料培养基SSM1、二级补料培养基SSM2，继续培养；(d) 当二级发酵罐中总溶剂：丙酮、乙醇和丁醇为14.00 19.20 g/L时，放出二级发酵罐中的全部发酵液；(e) 待一级罐中菌体再次达到所需浓度，以上述(b)－(d) 操作步骤重复进行，半连续发酵稳定循环达26次；半连续发酵中所用糖为甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜或木质纤维素水解糖浆，作为半连续发酵生产生物丁醇的主要碳源。