[发明专利]一种利用糖质原料连续发酵生产丁醇的方法

摘要

一种利用糖质原料连续发酵生产丁醇的方法，属于生物工程技术领域。本发明公开了一种采用丙酮丁醇梭菌（Clostridiumsaccharobutylicum）DSM13864，以葡萄糖、甘蔗糖蜜或玉米秸秆水解液等糖质原料，采用多个发酵罐串联组合成多级连续发酵装置，连续发酵生产丁醇的方法。采用多级连续发酵可获得高的溶剂浓度和溶剂生产率，减少设备清洗次数和灭菌等非生产占用时间，降低劳动强度，提高设备利用率，适用于工业化操作；采用玉米秸秆水解液原料时，平均总溶剂可达13.44g/L（其中丁醇9.29g/L），总溶剂生产率达到0.439g/(L•h)。

主权项

一种利用糖质原料连续发酵生产丁醇的方法，其特征在于：采用多个发酵罐串联组合成多级连续发酵装置，N为多级连续发酵中的发酵罐罐数；N为4‑6，步骤为：（1）种子的活化菌种：丙酮丁醇梭菌（Clostridium saccharobutylicum）DSM 13864，购于德国微生物菌种保藏中心，将C. saccharobutylicum DSM 13864菌株孢子悬液以1%‑10%的接种量接入种子培养基RCM培养基中，置于真空干燥器中抽真空至0.065 MPa，于35‑38℃下静置培养16‑18h；（2）多级连续发酵发酵培养基以g/L计为：总糖60，（NH4）2SO4 1‑2，K2HPO4 0.5，MnSO4·H2O 0.01，玉米浆干粉10‑15，CaCO3 2‑4，以纯水配制，pH 6.0‑6.25；连续发酵过程中新鲜培养基的补加速率与发酵罐中培养基体积的恒定均使用蠕动泵控制，新鲜发酵培养基及前后罐之间发酵液的流加均从各级发酵罐底部补加，发酵液从发酵罐上部流出的操作方式；采用如下三种操作方式中的一种进行；A、第一种操作方式连续发酵前，第一级和第二级罐中装有体积为V的新鲜发酵培养基，后面几级为空罐；首先，在第一级和第二级发酵罐中按V的2%‑8%的接种量接入种子液，培养16‑24 h到达产溶剂期，然后按照0.03‑0.15 V/h流速恒速补加新鲜发酵培养基到第一级发酵罐中，同时第一级发酵罐中的发酵液以相同的速率流入到第二级发酵罐中，第二级发酵罐中的发酵液以相同的速率流入到第三级发酵罐中，待第三级发酵罐中发酵培养基体积积累到V后开始以相同的速率流入到第四级发酵罐中，再继续以相同的方式将最后一级发酵罐中的发酵液流入收集罐；B、第二种操作方式连续发酵前，各个发酵罐中均装有体积为V的新鲜发酵培养基；首先，对第N‑2级及其以后的发酵罐按V的2%‑8%的接种量接入种子液，发酵培养16‑24 h；然后前两级发酵罐按V的2%‑8%的接种量接入种子液，发酵培养16‑24 h后，按照0.03‑0.15 V/h流速恒速补加新鲜发酵培养基至第一级发酵罐中，同时以相同的流速将前一级发酵罐中的发酵液流入后一级发酵罐中，最后一级发酵罐中的发酵液流入收集罐；C、第三种操作方式连续发酵前，各个发酵罐中均装有体积为V的新鲜发酵培养基；首先，各级发酵罐中同时按V的2%‑8%的接种量接入种子液，发酵培养16‑24 h到达产溶剂期，然后按照0.03‑0.15 V/h流速恒速补加新鲜发酵培养基到第一级发酵罐中，同时以相同的流速将前一级发酵罐中的发酵液流入后一级发酵罐中，最后一级发酵罐中的发酵液流入收集罐；连续发酵中各级发酵条件为：发酵罐接种前从发酵罐顶部通入100% CO2以维持厌氧环境直至菌体产气，发酵温度维持在33‑40℃，控制每一级发酵罐的稀释率D为0.02‑0.2 h‑1，搅拌转速维持在20‑100 r/min；稀释率D定义为：新鲜发酵培养基的补加速率F与发酵罐中培养基体积V的比值，F的单位为mL/h，V的单位为mL。