[發明專利]一種微生物發酵法生產丙酸及其鹽的方法

有效

• 申請號: 200910248741.0
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101748163A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 李平順;陳堅;堵國成;李江華;劉龍;欒孌;姜黎黎
• 申請（專利權）人: 朝陽華星生物工程有限公司;江南大學
• 主分類號: C12P7/52
• 分類號: C12P7/52;C07C53/122;C07C51/41;C12R1/01
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 崔紅梅

技術領域

本發明涉及微生物發酵技術，發酵生產丙酸再與鹽或堿反應生成丙酸鈣等丙酸鹽， 整個過程在發酵罐中一次完成。

背景技術

丙酸是飼料、醫藥、食品工業等的重要原料。丙酸及其鹽如丙酸鈣、丙酸鋅、丙酸 鉀能有效地抑制霉菌、嗜氧芽孢桿菌，而且對人體基本無害，廣泛應用在谷物、飼料和食 品中，是良好的防腐保鮮劑。另外，丙酸還可用作電鍍助劑、乳化劑和生產生物降解塑料 等。隨著農業、輕紡、食品、醫藥等工業的發展，對農藥除草劑、涂料殺菌劑、食品保護 劑及飼料添加劑等的需求量日益增加，丙酸需求量也在日益增加。2001年世界丙酸總生 產能力約為30.45萬噸，生產國家主要集中在美國、英國、德國、日本和南非等國。美國 是世界上最大的丙酸生產及消費國，2003年丙酸產量達20萬噸，產品主要銷往巴西、加 拿大、中國、哥倫比亞和南非等國，而我國丙酸產量不足200噸，主要依賴進口。

丙酸鹽主要由丙酸進一步加工而成。目前，生產丙酸的方法主要有化學合成法和微 生物發酵法。工業上主要以化學合成法生產丙酸。丙醛氧化法、雷帕法和輕質烴氧化法3 種工藝是丙酸生產工業中最常用的方法。另外，丙烯腈法、乙醇羰基法、正丙醇氧化法、 丙烷(丁烷，石蠟)液相氧化法等也可用于丙酸生產，但由于設備投資大等原因，至今仍未 在實踐中采用。

化學合成法生產丙酸的主要缺點是：(1)不可再生資源(如石油)消耗量大；(2)作 為食品添加劑，具有較大的安全隱患；(3)污染重、成本高、操作條件苛刻。因此需要尋 求一種新的方法代替傳統工藝。

國內外對微生物發酵生產丙酸的研究多集中于利用葡萄糖、乳清、乳糖、乳酸為碳源， 采用游離細胞發酵技術或細胞固定化發酵技術，利用丙酸菌或混合菌種發酵生產丙酸，但 丙酸的產量較低，多處于實驗室研究階段。而利用微生物發酵生產丙酸可減輕當前能源緊 張問題，符合全球環保意識不斷增強的潮流。因此，如何提高微生物發酵生產丙酸的能力 是關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種微生物發酵法生產丙酸及其鹽的方法，利用微生物發酵技 術生產丙酸，并與鹽或堿反應生成丙酸鹽，整個過程在發酵罐中一次完成。

一種微生物發酵法生產丙酸及其鹽的方法，其特征在于利用微生物發酵技術生產丙 酸，接著與堿或鹽反應生成丙酸鹽，整個過程在發酵罐中一次完成：利用丙酸桿菌，經過 厭氧瓶培養和種子罐培養，在以甘油為碳源的基礎發酵培養基中進行厭氧發酵培養；隨著 發酵的進行流加堿或鹽溶液：氫氧化鈣、氫氧化鈉或碳酸鈣水溶液，調節發酵液pH值保 持在6.5～7.5之間；發酵開始一段時間后，流加甘油水溶液至全程；發酵150～230小時， 當丙酸含量不再增加時，發酵結束；然后將發酵液經過壓濾機過濾、取濾液，送入噴霧塔 進行噴霧干燥，干燥后的粉劑即為丙酸鹽制品。

工藝改進后的效果：

1、本方法采用微生物發酵技術，替代現有的化學合成法生產丙酸，可以顯著提 高丙酸產品的安全性，所得產品為綠色的食品添加劑；

2、本方法利用的可再生資源，解決不可再生資源(如石油)的消耗問題；

3、本方法在發酵丙酸的過程中直接添加氫氧化鈣反應生成丙酸鈣，或與氫氧化 鈉、碳酸鈣等其他堿或鹽反應生成其他丙酸鹽，不需要以化學合成的丙酸進 行二次加工，脫離化學合成方法所產生的負面影響，節省了工藝流程，節省了 成本。

4、本發明方法開啟了發酵法生產丙酸并一次生成丙酸鹽的工業化階段。

具體實施方式

一種微生物發酵法生產丙酸及其鹽的方法，整個過程在發酵罐中一次完成，其特征在 于利用丙酸桿菌CGMCC?1.2230(購自中國普通微生物菌種保藏管理中心)代謝發酵生產 丙酸，具體工序如下：

一、培養基(按重量體積比計)：

1、種子培養基：0.5～2％酵母粉、0.1～1％胰蛋白大豆肉湯、0.1～0.5％磷酸氫二 鉀、0.1～0.5％磷酸二氫鉀，余量為水，pH為6.5～7.5；

2、基礎發酵培養基：7～12％甘油、0.5～2％酵母粉、0.5～3％蛋白胨、0.1～0.5％ 磷酸氫二鉀、0.1～0.5％磷酸二氫鉀，余量為水，pH為6.5～7.5。

二、菌種培養：

1、取適量生產用丙酸桿菌菌種，分別接入2～4只250mL厭氧搖瓶中，內裝種子培養 基200ml；