[發明專利]一種以微藻為原料生產2,3-丁二醇的方法

有效

• 申請號: 201611072953.4
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108118073B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 廖莎;王鵬翔;師文靜;孫啟梅;樊亞超;張霖;李曉姝;高大成;王領民
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C12P7/18
• 分類號: C12P7/18;C12R1/22
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種以微藻為原料生產2,3?丁二醇的方法，包括（1）將微藻種子液接入富含N元素的微藻培養基中，培養到對數生長期停止；靜置沉降后排出上清液，添加含微量N元素的微藻培養基繼續培養，同時在培養基中添加AGPase激活劑和ACCase抑制劑，培養至穩定期獲得微藻培養液；（2）在上述微藻培養液中加入蝸牛酶進行破壁處理，隨后按照最終水解體系中酸濃度為0.5wt%?5.0wt%加入無機強酸，升溫至100?150℃進行水解，獲得微藻水解液；（3）以得到的微藻水解液為碳源制備發酵培養基，發酵生產2,3?丁二醇。本發明通過對微藻培養過程和水解過程的調控，提高了微藻淀粉含量及水解液中可發酵糖含量，最終獲得了高濃度的2,3?BDO，具有處理工藝簡單、成本低、產率高等特點。

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，具體涉及一種以微藻為原料生產2,3-丁二醇的方法。

背景技術

由于世界石油資源的枯竭和價格逐漸走高、環保問題日益嚴峻，以及全球氣候變化引發一系列的影響，20世紀70年代以來，許多國家日益重視生物能源、生物基化學品和生物材料的發展。2,3-丁二醇（2,3-Butanediol, 2,3-BDO），是一種非常重要的化工原料和液體燃料，廣泛應用于食品、醫藥、建材、燃料以及航空航天等領域。目前合成2,3-丁二醇的方法有兩種，化學法和生物法。化學法合成2,3-丁二醇主要以石油裂解時產生的四類碳氫化合物在高溫、高壓下水解得到，同生物發酵法相比，化學合成成本高、過程繁瑣、不易操作，一直難以實現大規模工業化生產。利用生物法生產2,3-BDO，即符合綠色化工的工業化要求，又可緩解能源危機符合國家的能源發展戰略，成為近年來生物領域的新熱點。

目前生物法生產2,3-BDO報道較多的以葡萄糖為碳源發酵，如果以傳統玉米為原料存在與人爭糧、與人爭地的問題。CN1710086A公開一種利用糖蜜、淀粉或甘蔗汁為碳源發酵生產2,3-BDO的方法，但最終產物2,3-BDO濃度不高。CN101225408 A提供一種用纖維物質生產燃料乙醇和2,3-丁二醇的方法，最大的瓶頸就是纖維素酶成本高。因此，尋求高效、低成本的2,3-丁二醇生物制造技術一直是人們研究的目標，特別是高效利用廉價的生物質原料生產2,3-丁二醇，不僅有助于進一步拓展2,3-丁二醇的應用領域，還有助于解決生物基化學品生物制造技術中的共性瓶頸問題。

近年來，微藻因其結構簡單、整個生物體都能進行光合作用，具有光合效率高、生長周期短、速度快的特點，同時通過調控可在細胞內能積累大量油脂、蛋白、淀粉等高附加值產品，迅速成為研究熱點。但目前的研究主要集中于利用微藻生產生物柴油，如CN103571612A公開了一種利用微藻制備生物柴油的方法，CN103451101A公開了一種生產高品質微藻生物柴油的方法，CN102433362A公開了一種利用微藻處理沼液耦合生產生物柴油的方法。而在其它生物產品方面的應用鮮有報道。

微藻生長周期短，能有效地耦合光合作用和糖類生產，光合作用效率明顯高于普通植物，淀粉累計可達細胞干重30%以上，同時還可將部分碳元素轉化為其它化學品；微藻的培養不與農作物爭地爭水，可以利用廢水中N、P等營養，從而降低水體的富營養化，節約水資源和營養鹽成本。因此，利用非糧且可再生的微藻為原料發酵生產2,3-BDO，與其它生物質2,3-BDO相比，一定程度上能夠降低成本，同時也為微藻下游產品的開發提供了一個新的途徑。

CN200810228100.4公開了一種以富含淀粉中藥材為原料發酵生產2,3-丁二醇的方法，是以富含淀粉中藥材為原料，經液化、糖化得到糖化液，以糖化液為碳源，與滅菌后的無機鹽營養成分混合，接入產2,3-丁二醇的菌種，進行搖瓶發酵、批式發酵或通過補加固體葡萄糖，進行批式流加發酵，得到較高濃度2,3-丁二醇。該發明的原料預處理復雜，且需要流加葡萄糖不具有經濟性。