[發(fā)明專利]利用小麥麩皮發(fā)酵生產(chǎn)丙酮-丁醇-乙醇的方法

有效

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• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102653777A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史吉平;劉莉;孫俊松;林增祥;柳鵬福;姜標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: C12P7/28
• 分類號: C12P7/28;C12P7/16;C12P7/08
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 劉昌榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及丙酮-丁醇-乙醇混合物的制備，特別是涉及一種利用小麥麩皮為原料發(fā)酵生產(chǎn)丙酮-丁醇-乙醇的方法。

背景技術(shù)

丙酮、丁醇和乙醇都是重要的有機(jī)溶劑和化工原料，廣泛應(yīng)用于噴漆、炸藥、塑料、制藥、植物抽提取及有機(jī)玻璃、合成橡膠等工業(yè)。丙酮可作為制造醋酸纖維素膠片薄膜、塑料和涂料的溶劑，又可用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯（MMA）、雙酚A、醇醛縮合物等化工產(chǎn)品。丁醇是新一代的生物燃料，與現(xiàn)有的生物燃料相比，丁醇與汽油的混合比更高，無需對車輛進(jìn)行改造，同時具有顯著的環(huán)境效益，能降低溫室氣體的排放，因此，丁醇在未來的運輸燃料結(jié)構(gòu)中將會占有重要的比重。乙醇是良好的有機(jī)溶劑和消毒劑，其殺菌作用較快，消毒效果可靠，對人刺激性小，無毒，對物品無損害，多用于皮膚消毒以及醫(yī)療器械臨床的消毒。

在二戰(zhàn)時期，丙酮-丁醇-乙醇（Acetone-Butanol-Ethanol，以下簡稱ABE）主要是利用糧食發(fā)酵生產(chǎn)，所用菌種主要是梭菌，按ABE比例不同分為3:6:1傳統(tǒng)梭菌和2:7:1高丁醇比梭菌，所得溶劑總量約20g/L。所用原料主要是玉米、糖蜜以及玉米和高粱、紅薯等混合物。發(fā)酵法生產(chǎn)ABE一直持續(xù)到80年代末90年代初，此后被日益成熟、成本低廉的石油化工法所取代。

近年來隨著石油資源的日趨減少和環(huán)境問題的不斷惡化，利用可再生資源微生物發(fā)酵生產(chǎn)ABE重新引起各國的普遍關(guān)注，用玉米等糧食為原料發(fā)酵ABE，不僅生產(chǎn)成本高，而且也挑戰(zhàn)糧食安全戰(zhàn)略，因此研究人員開始利用非糧淀粉質(zhì)原料發(fā)酵，在一定程度上降低了ABE原料成本；另外利用秸稈類生物質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)ABE也在同步研究中，但秸稈類原料的預(yù)處理技術(shù)難度大，產(chǎn)業(yè)化周期長。因此，如何在現(xiàn)階段大力發(fā)掘廉價、技術(shù)上可行的糧食替代原料來進(jìn)行ABE生產(chǎn)，對提高ABE發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的競爭力，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

小麥麩皮是小麥粉碎生產(chǎn)面粉過程中的副產(chǎn)品，其中殘留淀粉含量約25%，蛋白含量約15-20%，纖維素含量約10%，半纖維素約15%，木質(zhì)素約3%，目前小麥麩皮主要用于生產(chǎn)飼料，但是小麥麩皮中的淀粉等碳水化合物沒有得到充分利用。如果將小麥麩皮中的殘留淀粉等碳水化合物先用于ABE的發(fā)酵，發(fā)酵殘渣再用作飼料加工，這樣既為ABE的生產(chǎn)提供了一種新的原料，同時又提高了小麥麩皮的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用小麥麩皮發(fā)酵生產(chǎn)丙酮-丁醇-乙醇的方法，它可以降低生產(chǎn)成本，并可以提高小麥麩皮的利用率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的利用小麥麩皮發(fā)酵生產(chǎn)丙酮-丁醇-乙醇的方法，包括如下步驟：

1）以小麥麩皮或小麥麩皮與其它非糧淀粉質(zhì)的混合物為發(fā)酵原料，按照1:5～1:8的料液比加水混合，配制成總糖濃度為5.0～7.0%（w/v）的發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)pH值至5.5～7.5，在110～135℃下蒸煮0.5～1.5小時，冷卻至37～40℃；所述發(fā)酵原料的用量根據(jù)小麥麩皮中的淀粉含量和發(fā)酵培養(yǎng)基的總糖濃度確定；

2）接丙酮-丁醇-乙醇菌種，在36～38℃下發(fā)酵40～50小時；

3）發(fā)酵液過濾，蒸餾，得到丙酮-丁醇-乙醇混合物。

所述其它非糧淀粉質(zhì)包括木薯、紅薯、馬鈴薯中的一種或幾種混合物。

所述發(fā)酵培養(yǎng)基的總糖濃度優(yōu)選6.0～7.0%（w/v）。

所述料液比可以是1:6或1:7。

所述pH值可以是6.0、6.5或7.0。

所述丙酮-丁醇-乙醇菌種可以采用CICC8016、CICC8008、CICC8011、CICC8012或CICC8017菌株（購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心）。

本發(fā)明利用小麥麩皮中的殘留淀粉等碳水化合物進(jìn)行ABE發(fā)酵，為ABE的生產(chǎn)提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的新途徑，同時，發(fā)酵殘渣的再利用還提高了小麥麩皮的利用率和附加值，體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1的技術(shù)路線示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例2、3、4的技術(shù)路線示意圖。

具體實施方式

實施例1以小麥麩皮為原料直接蒸煮發(fā)酵生產(chǎn)ABE

稱取37.5克小麥麩皮（淀粉含量21.6%），加150ml水配制成糖濃度6.0%（w/v）的發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)pH值至5.5，共三組平行樣，115℃蒸煮1.5小時，冷卻至36℃，接CICC8016菌種（購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心）發(fā)酵，發(fā)酵溫度在36℃，發(fā)酵周期50小時。