[發(fā)明專利]一種發(fā)酵偶聯(lián)氣提的生產(chǎn)和分離純化丁醇的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210142545.7
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102676589A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛闖;楊尚天;白鳳武
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C07C31/12;C07C29/80;C12R1/145
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 畢進

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)酵偶聯(lián)氣提的生產(chǎn)和分離純化丁醇的方法，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于石油資源的短缺及其價格的不斷高漲，通過微生物發(fā)酵法獲得液體生物質(zhì)能源不斷被人們所關(guān)注。和乙醇相比，丁醇具有能量密度高、飽和蒸汽壓低、和與現(xiàn)有的汽車發(fā)動機和石油管道運輸匹配性好等優(yōu)點，被認為是更有前景的生物質(zhì)能源（非專利文獻1）。但是，用生物法生產(chǎn)丁醇時，由于丁醇對細胞生長有強抑制作用，發(fā)酵液中終點的丁醇濃度通常不超過1.5%（w/v），導(dǎo)致其分離成本極高，很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。近30年來，利用代謝工程或誘變篩選的方法，通過對菌種的改造提高其丁醇耐受性及提高丁醇產(chǎn)量方面取得了一定的進展，但是發(fā)酵終點的丁醇濃度很難突破2%(w/v)。

由于丁醇的沸點高于水且在發(fā)酵液中的濃度通常小于2%(w/v)，利用傳統(tǒng)的精餾分離技術(shù)對其分離所消耗的能量大于丁醇自身的能量（36kJ/g），因此經(jīng)濟上是不可行的（非專利文獻2）。在線發(fā)酵偶聯(lián)分離技術(shù)如液-液萃取、氣提、吸附和滲透汽化等，可以通過在發(fā)酵過程中不斷移除并回收對細胞產(chǎn)生抑制的產(chǎn)物丁醇，就可提高發(fā)酵效率，是提高生物法生產(chǎn)丁醇的一個經(jīng)濟可行的有效途徑。其中，氣提法和其他在線分離回收技術(shù)相比，具有操作簡單、對細胞無毒害、節(jié)省能量消耗、設(shè)備投資和維護低等優(yōu)點（非專利文獻3）。然而傳統(tǒng)的氣提分離技術(shù)均使用一步法分離純化，而且有些需要額外通入氮氣等氣體，增加了投入成本，即使使用自產(chǎn)氣進行氣提，由于未優(yōu)化氣提操作條件和選取合適的發(fā)酵分離策略，也存在效率低和能耗大等缺點。例如，目前關(guān)于丁醇氣提的文獻中，氣提得到的丁醇濃度都低于其在水中溶解的濃度7.7%（w/w），在氣提冷凝液中仍然有大量的水存在，不但致使氣提過程中大部分能量消耗在冷凝液中的水上，并且導(dǎo)致后續(xù)分離成本很高（非專利文獻4-5）。到目前為止，未見使用兩步氣提法對丁醇進行分離純化的報道。

現(xiàn)有技術(shù)

非專利文獻1：Qureshi?N,Saha?BC,Hector?RE,Hughes?SR,Cotta?MA.Butanol?production?from?wheat?straw?by?simultaneous?saccharification?and?fermentation?using?Clostridium?beijerinckii:Part?I—batch?fermentation.Biomass?Bioenerg,32:168-175,2008.

非專利文獻2：Zheng?YN,Li?LZ,Xian?M,Ma?YJ,Yang?JM,Xu?X,He?DZ.Problems??with?the??microbial?production??of??butanol.Journal??of??Industrial?Microbiology?and?Biotechnology,36:1127-1138,2009.

非專利文獻3：Qureshi?N,Maddox?IS,Friedl?A.Application?of?continuous?substrate?feeding?to?the?ABE?fermentation:relief?of?product?inhibition?using?extraction,perstraction,stripping,and?pervaporation.Biotechnol?Prog,8:382-90,1992.

非專利文獻4：Ezeji?TC,Qureshi?N,Blaschek?HP.Production?of?acetone,butanol?and?ethanol?by?Clostridium?beijerinckii?BA101and?in?situ?recovery?by?gas?stripping.World?J?Microbiol?Biotechnol.19:595-603,2003.

非專利文獻5：Ennis?B,Marshall?CT,Maddox?IS,Paterson?AHJ.Continuous?product??recovery??by??in-situ??gas??stripping/condensation?during??solvent?production?from?whey?permeate?using?Clostridium?acetobutylicum.BiotechnolLett.8:725-30,1986.

發(fā)明內(nèi)容