[發明專利]微生物發酵產丙酸及其鹽聯產丁二酸及其鹽的方法

有效

• 申請號: 201210324601.9
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN103667373A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 盧雪峰;王劍英;張清輝;林智;賈佳
• 申請（專利權）人: 深圳市綠微康生物工程有限公司
• 主分類號: C12P7/52
• 分類號: C12P7/52;C12P7/46;C12R1/01
• 代理公司: 深圳市萬商天勤知識產權事務所(普通合伙) 44279
• 代理人: 王志明

技術領域

本發明涉及微生物發酵工程技術領域，特別是涉及一種利用丙酸桿酸發酵產丙酸及其鹽聯產丁二酸及其鹽的方法。

背景技術

二氧化碳既是對大氣“溫室效應”影響最大的氣體，又是地球上最豐富的碳資源。人們可以通過二氧化碳減排和碳封存兩種方法，同時結合提高能源生產和使用效率以及增加低碳或非碳燃料的生產和利用等手段來達到減緩大氣二氧化碳濃度增長的目標。利用微生物固定二氧化碳同時代謝生產有機酸、醇等是一個非常有前景的發展領域。

丙酸及其鹽是飼料、醫藥、食品工業等的重要原料。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。我國現有丙酸總年產能力約1000噸，實際年產量只有200噸左右，遠遠不能滿足實際需要，需大量依賴進口來彌補。

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。與傳統化學方法相比，微生物發酵法生產丙酸具有諸多優點：生產成本具有競爭力；利用可再生的農業資源作為原料，避免了對石化原料的依賴；減少了化學合成工藝對環境的污染。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、乳糖、甘油、乳酸為碳源，著力于提高菌株對丙酸的耐受度或降低丙酸對細胞生長的抑制作用(代謝產物的抑制)，多采用細胞固定化發酵技術、發酵偶聯技術或發酵液流加堿液中和丙酸的技術，以減少丙酸等有機酸對細胞生長的抑制作用。但大量發酵廢氣的直接排放，不僅會增加環境負擔，而且會降低碳源的利用率。目前對發酵廢氣綜合利用方面的研究和應用還剛剛起步。

丁二酸，又稱琥珀酸，主要用于制備琥珀酸酐等五雜環化合物，也用于制備醇酸樹脂、油漆、染料、食品調味劑、照相材料等。醫藥工業中可用它生產磺胺藥、維生素A、維生素B等抗痙攣劑、松痰劑、利尿劑和止血藥物。作為化學試劑，用作堿量法標準試劑、緩沖劑、氣相色譜對比樣品，還可用作潤滑劑和表面活性劑的原料。此外，丁二酸鈉在食品工業中用作鮮味劑、飼料添加劑。

目前市場上銷售的丁二酸都是以液化石油氣或石油為原料化學法產生的。由于化學法由丁烷轉化為馬來酐生產丁二酸的成本過高，丁二酸的產量和銷量并不高，應用領域受到很大限制；近年來，由于生物技術的進步，發酵法生產丁二酸的成本不斷下降，已經低于化學合成法，而且，發酵法生產丁二酸以葡萄糖等可再生資源為原料，而且生物轉化過程中可以固定溫室氣體二氧化碳，因此對于資源安全和環境安全都明顯優于化學合成法。

在利用丙酸菌或混合菌種發酵生產丙酸的過程中，碳源轉化率低，產物中含有大量的其他有機酸，丁二酸是其中一種，但由于丁二酸的含量很低，無法有效利用。另外，在發酵生產丙酸過程中，發酵體系的二氧化碳是作為副產物的丁二酸生物合成所必需的底物。因此，在發酵生產丙酸過程中，如何使發酵體系中的二氧化碳盡可能轉化成丁二酸、減少二氧化碳的排放，是發酵法聯產丙酸及其鹽和丁二酸及其鹽的技術關鍵。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種微生物發酵產丙酸及其鹽聯產丁二酸及其鹽的方法，所述方法既能提高碳源的利用率、循環利用發酵體系中的二氧化碳、減少二氧化碳的排放、保護環境，又能實現丙酸及其鹽和丁二酸及其鹽的工業化生產，相比單獨生產丙酸及其鹽和丁二酸及其鹽，簡化了工藝流程，節省了成本，提高了經濟價值。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：一種微生物發酵產丙酸及其鹽聯產丁二酸及其鹽的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)菌種培養：取適量生產用丙酸桿菌菌種，接入含種子培養基的厭氧瓶中，在厭氧箱中靜置培養36～72h；

(2)種子培養：取步驟(1)培養好的厭氧瓶菌種接入含種子培養基的種子罐中，充入無菌氮氣攪拌培養36～72h；