[發明專利]一種丁醇的微生物生產方法

在審

• 申請號: 201610678572.4
• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN107760727A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 黃增才
• 申請（專利權）人: 黃增才
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12R1/145
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微生物發酵領域，涉及玉米秸稈的發酵技術，特別涉及丙酮丁醇梭菌發酵玉米秸稈生產丁醇的微生物發酵方法。

背景技術

丁醇不僅是一種重要的有機溶劑和化工原料，還是一種新型的極具潛力的生物燃料。其熱值遠高于乙醇，與汽油相當，腐蝕性小，蒸氣壓低，能與汽油以任意比互摻使用。丙酮丁醇發酵是一項傳統的大宗發酵，我國在建國初期已經以玉米淀粉為原料進行穩定的丁醇工業化生產。隨著石化資源的耗竭、糧油的短缺以及溫室效應等環境問題的日益突出，利用可再生資源、農業廢棄物等生產化工原料和能源物質越來越受到重視。

利用木質纖維素等生物質發酵丁醇已成為當前研究的一個熱點。菌種、原料、原料預處理方式以及發酵條件等均會對溶劑產量產生顯著的影響．利用丙酮丁醇梭菌ATCC824 （Clostridium acetobutylicum ATCC824）發酵糖楓樹水解液生產丁醇，丁醇濃度可達到7g/L。利用拜氏梭菌PE60(Clostridum bei-jerinckii P260）對大麥和小麥秸稈的稀酸水解液進行發酵后，大麥秸稈水解液中的ABE(Acetone,Butanol,Ethanol)生成率僅為0.1g/(L·h)，而小麥秸稈水解液中的生成率可達到0.6g/(L·h)。丙酮丁醇梭菌CICC8016(Costridium acetobutylicum CICC8016)發酵玉米秸稈水解液，丁醇濃度為4.54g/L。通過響應面法優化丙酮丁醇梭菌CICC8008(Clostridium acetobutylicum CICC8008）發酵經氨水預處理的玉米秸稈生產丁醇的條件，丁醇濃度可以達到6.2g/L。

發明內容

鑒于此，本發明目的在于提供一種產率更高的丁醇生產方法，該方法使用玉米秸稈為原材料，通過微生物發酵得以實現。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是，提供一種丁醇的微生物生產方法，以丙酮丁醇梭菌為發酵用菌，包括以下步驟：

步驟1）蒸汽爆破：將自然風干的玉米秸稈切成碎粒，投入蒸汽爆破裝置中，氣壓升至1.5-2MPa，保持5-10min，迅速降壓；

步驟2）碎粒預處理：將碎粒進行水洗，瀝干；

步驟3）微生物發酵：將活化后的丙酮丁醇梭菌菌液接種到經過水洗的秸稈碎粒上進行發酵，發酵條件為：水蒸氣爆玉米秸稈酶解液糖含量57.5g/L、初始pH 值6.3，發酵液接種量6%，發酵溫度37℃，酵母膏、乙酸銨、磷酸二氫鉀、煙酰胺的添加量分別為0.8、6.0、0.5、0.25g/L。

與現有技術相比，上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點：

1、本發明方法丁醇產量達到9.7-10g/L，比現有技術提高56.5%。

2、本發明將秸稈經高溫高壓水蒸氣處理，然后瞬間泄壓，從而實現原料組分的化學分離、機械分裂和結構重排，秸稈纖維組織更加全面的被分解。

3、酶解前通過水洗預處理秸稈降低甲酸和糠醛的含量，有利于提高丁醇產量。

4、適量的乙酸胺有利于發酵，可提高丁醇產量和糖的利用率。

5、適量的磷酸二氫鉀不僅提供了磷源，也提供了K⁺，有利于提高溶劑產量。

6、煙酰胺能促進微生物代謝，有助于丁醇的生成。

具體實施方式

將自然風干的玉米秸稈切成碎粒，投入蒸汽爆破裝置中，氣壓升至1.5-2MPa，溫度110℃，保持5-10min，在3s內迅速降為常壓。再將爆破后的碎粒進行水洗，瀝干，以備發酵使用。

微生物發酵：將活化后的丙酮丁醇梭菌菌液接種到經過水洗的秸稈碎粒上進行發酵，發酵條件為：水蒸氣爆玉米秸稈酶解液糖含量57.5g/L、初始pH 值6.3，發酵液接種量6%，發酵溫度37℃，酵母膏、乙酸銨、磷酸二氫鉀、煙酰胺的添加量分別為0.8、6.0、0.5、0.25g/L。

采用氣相色譜儀上用氣相色譜法測定丁醇含量．采用毛細管色譜柱，進樣口溫度220 ℃，FID 溫度230 ℃，柱溫70 ℃，運行時間6min；程序不升溫，不分流，進樣量1μL；H2 流速30ML/min，空氣流速300mL/min，內標物為異丁醇。經過檢測，丁醇產量達到9.726g/L。

以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。