[發明專利]一種以木質纖維素為原料發酵生產異丙醇和丁醇的方法

有效

• 申請號: 201710808876.2
• 申請日: 2017-09-09
• 公開（公告）號: CN109486868B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王領民;張全;高慧鵬;關浩;喬凱;曹長海
• 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大連石油化工研究院
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12P7/04;C12R1/145
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本發明涉及一種以木質纖維素為原料發酵生產異丙醇和丁醇的方法，首先在120?160℃，0.8?1.3MPa下對木質纖維素原料進行蒸汽爆破預處理；再對預處理后物料進行酶解，得到纖維素和半纖維素水解混合糖液；再以水解混合糖液為碳源，補加氮源、營養鹽和維生素制備發酵培養基；將拜氏梭菌XH0906的種子液接入到發酵培養基中，發酵生產丁醇和異丙醇。本發明先對木質纖維素原料進行蒸汽爆破預處理，再利用拜氏梭菌XH0906發酵生產丁醇和異丙醇，具有制備工藝簡單，發酵產率高等特點。

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，具體地，涉及一種以木質纖維素為原料發酵生產異丙醇和丁醇的方法。

背景技術

丁醇是一種重要的有機化工原料，在化工、醫藥和石油等工業部門有廣泛的用途。丁醇比乙醇多兩個亞甲基，與乙醇相比具有更高的疏水性，更低的揮發性，可與汽油以任意比例混合，并具有與汽油相當的熱值。作為一種有潛力的可以替代汽油的可再生生物能源，丁醇越來越受到世界各國的關注。

異丙醇是重要的化工產品和原料。主要用于制藥、化妝品、塑料、香料、涂料及電子工業上用作脫水劑及清洗劑。異丙醇作為低成本溶劑或萃取劑在工業和消費產品中的生產中廣泛應用。低品質的異丙醇還可用在汽車燃料中。在許多情況下異丙醇可代替乙醇使用。2010 年我國對異丙醇的年需求總量將達到30 萬噸，我國異丙醇主要用作油墨、涂料和制藥工業過程中的溶劑或萃取劑，其消費量約占異丙醇總消費量的60%。在化學中間體領域，我國異丙醇主要用于生產異丙胺、異丙醚以及一些酯類，其消費量約占異丙醇總消費量的25%。異丙醇在其他方面的應用主要包括電子工業清洗劑、汽車防凍液、消毒劑、洗滌用品、日化產品等，其消費量約占異丙醇總消費量的15%。

CN105713823A公開了一種萃取發酵生產異丙醇和丁醇的裝置和方法，包括由管道依次串聯的普通生物反應器、纖維床固定化反應器和液-液萃取器；所述纖維床固定化反應器跟普通生物反應器再由回流管道連接，構成第一個液體循環系統；所述萃取器跟生物反應器再由回流管道連接，構成第二個液體循環系統。先在生物反應器中培養產醇菌的種子液，待其至對數生長中期，將菌種固定至纖維床固定化反應器中，發酵至進入產醇階段，將發酵液通入萃取器進行萃取，最后再回流到生物反應器。該發明所述的產醇菌株為產異丙醇和丁醇或是所有產丁醇的厭氧梭菌，沒有特別的限制。可列舉菌株為拜氏梭菌、丙酮丁醇梭菌、糖乙酸丁醇梭菌和糖丁酸梭菌四種。但實際上并不是任意的拜氏梭菌在一般條件下均可以聯產異丙醇和丁醇。

CN101688202公開了一種異丙醇生成細菌，所述細菌被賦予乙酰乙酸脫羧酶活性、異丙醇脫氫酶活性、CoA轉移酶活性及硫解酶活性，可以由來自植物的原料生成異丙醇。所述細菌為大腸桿菌，所述基因與甘油醛－3－磷酸脫氫酶啟動子連接，其中，所述乙酰乙酸脫羧酶活性是通過導入編碼來自丙酮丁醇梭菌的酶的基因而得到的，所述異丙醇脫氫酶活性是通過導入編碼來自拜氏梭菌的酶的基因而得到的，所述CoA轉移酶活性及硫解酶活性是通過導入編碼來自大腸桿菌或丙酮丁醇梭菌的酶的基因而得到的。

CN 102161979A公開了一種聯產丁醇、異丙醇及乙醇的重組菌及其應用，是通過基因工程手段構建的8類重組菌，所述出發菌A為產丙酮丁醇的梭菌(Clostridium)；所述出發菌B為buk基因敲除的產丙酮丁醇的梭菌(Clostridium)。

CN102199614A公開了一種穩定聯產異丙醇和丁醇的工程菌及其構建方法與應用。該工程菌的構建方法，包括如下步驟：將次級醇脫氫酶的編碼基因整合到產丁醇梭菌的基因組中，得到的重組菌即為所述工程菌。該工程菌可以穩定地生產丁醇、異丙醇和乙醇。

上述生產異丙醇和丁醇的方法，基本上都是利用基因工程構建的工程菌實現的，構建過程復雜，產物收率有待提升。此外，還會生成一定量的乙醇，效果有待提升。

發明內容