[發明專利]以甘蔗渣和糖蜜為原料混合發酵生產丁醇的方法

有效

• 申請號: 201210228295.9
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102703523A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 裴建新;龐浩;林麗華;郭媛;黎貞崇;陳東;黃志民;黃日波
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12R1/145
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及丙酮、丁醇的生產方法，具體的說，是以廉價的甘蔗渣和糖蜜為原料，通過拜氏梭菌gxas.28將戊糖和己糖轉化成丙酮和丁醇的過程，屬于生物工程技術領域。

背景技術

丁醇是一種重要的C4平臺化合物，主要用于鄰苯二甲酸正丁酯、磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等的合成；還可用作油脂、醫藥和香料的提取溶劑以及醇酸樹脂的添加劑等領域。隨著生物質制能源的多元化發展，由于丁醇具有能量密度高，親水性低，蒸汽壓低，辛烷值高等特點，被認為是最有發展潛力的新型液體燃料之一。

丁醇發酵曾是全球僅次于乙醇發酵的第二大宗發酵產品。我國已經建立了多個萬噸丁醇生產的企業，主要是以玉米、薯類為原料，利用丙酮丁醇梭菌發酵生產丁醇。由于生物丁醇的原料成本約占總成本的75?%，成本過高約束了生物丁醇作為燃料的推廣使用。從2006年起我國已經開始限制利用糧食來生產生物能源，鼓勵發展非糧的生物質能源。利用糖蜜、木薯、農業廢棄物和纖維素等原料生產丁醇是一種趨勢，但由于原料前處理技術不成熟、發酵菌株產總溶劑較低，丁醇比不高等問題成為生物丁醇大量生產的瓶頸。隨著基因組學和蛋白質組學的快速發展，丙酮丁醇梭菌（Clostridium?acetobutylicumATCC824）菌株的全基因組測序已于2001年完成（N?lling?J,?Breton?G,?Omelchenko?M?V,?et?al.?Genomesequence?and?comparative?analysis?of?the?solvent?producing?bacterium?Clostridium?acetobutylicum.?Bacteriol,?2001,?183(6):?4823-4838），遺傳操作系統已經成功構建；拜氏梭菌（Clostridium?beijerinckii?NCIMB8052）菌株的全基因組測序已于2007年完成，分子遺傳操作系統正在構建（Copeland?A,?Lucas?S,?Lapidus?A,?et?al.?Clostridium?beijerinckii?NCIMB8052,?complete?genome.?http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?db=nucleotide&val=CP000721）。國內主要研究丙酮丁醇梭菌的改造，對拜氏梭菌的研究較少。很多研究表明拜氏梭菌的原料譜和適宜pＨ范圍更廣，在丁醇發酵產業上具有更大的應用潛力。

甘蔗渣和糖蜜都是制糖工業的主要副產品，價格低廉具有數量大、產地集中，其成分單一不需要分選處理、質量可控等優勢。與其他類型的農林生物質資源比較，蔗渣和糖蜜都是很好的生物質煉制工業的原料，是重要的可再生生物質資源。中國是僅次于巴西和印度的第三甘蔗種植大國，每年蔗渣的產量約2000多萬噸，糖蜜產量達3000多萬噸。由于轉化利用技術手段落后，傳統上甘蔗渣經常被廢棄不用、或者多數只用做燃料，其利用率很低，不僅造成了資源的浪費，而且還帶來了環境的污染。以廉價的蔗渣和糖蜜為原料發酵生產丁醇可降低生物丁醇的成本，具有市場競爭力。

目前纖維素酶酶解蔗渣技術在工業生產中的應用尚未成熟，但經稀硫酸水解可得到低濃度的混合糖，主要成分是木糖，其水解產物中會有許多對微生物有抑制作用的物質：主要有醛類、有機酸、呋喃、木素的降解產物、鹽類等。由于糖的濃度較低，一般需要濃縮并經過脫毒作為丁醇發酵醪。專利201019026109.1公開了一種以木質纖維素類生物質為原料發酵制備丁醇的方法，其中水解液需用膜分離技術和吸附分離技術脫毒。專利200810141418.9提供了一種利用秸稈生產木糖聯產丙酮、丁醇和乙醇的方法。專利201111304843.7公開了一種以木質纖維素為原料生產乙醇和丁醇的方法。新西蘭David?Jones?教授選育的拜氏梭菌（Clostridium?beijerinckii260）能同步糖化發酵木質纖維水解液生產丁醇（Qureshi?N,?Saha?B?C,?Hectora?R?E,?et?a1．Butanol?production?from?wheat?straw?by?simultaneous?saccharification?and?fermentation?using?Clostridium?beijennckii：Part?I：batch?fermentation.?Biomass?and?Bioenergy,?2008,?32(2):?168-175）。

發明內容