[发明专利]一种发酵培养基及用该培养基发酵生产丁醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵培养基及用该培养基生产丁醇的方法，属于生物化工技术领域。

背景技术

丁醇是一种重要的有机溶剂和化工原料，广泛应用于化工、塑料、有机合成、油漆等行业。丁醇还是一种极具潜力的新型生物燃料，其具有能量密度高、腐蚀性小、蒸汽压力低、亲水性弱等许多优于生物乙醇之处而受到世界各国的广泛关注。

生物丁醇一般通过丙酮-丁醇发酵制备，作为一项传统的工业发酵，其生产规模曾经仅次于乙醇发酵。20世纪中期，由于生产成本等原因，丁醇发酵工艺逐渐衰退（Qureshi N, Blaschek H P. Recent advances in ABE fermentation: hyper-butanol producing Clostridium beijerinckii BA101. J Ind Microbiol Biotechnol 27:287-291.）。日前，随着石油危机等问题的日益突显，丁醇的生物发酵工业受到越来越多的关注。

甘蔗渣酸解糖液中含有酸类、醛类、木质素衍生物等副产物，甘蔗渣除少量用于造纸外，绝大部分被焚烧或废弃（李春光,周伟铎等.甘蔗渣纤维素提取及木质素与半纤维素脱除工艺探讨[J].中国农学通报,2011,4:316-320）。为有效提高丁醇发酵的经济竞争性，利用价格低廉的纤维原料和农林废弃物等作为底物制备燃料丁醇成为近年来研究的热点问题之一。本申请人之前申请的专利《一株高抗逆性贝氏梭菌及其应用》CN102174433A中涉及一株能利用未脱毒木质纤维酸解糖液的贝氏梭菌Clostridium beijerinckii IB4，已保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号：CCTCC NO:M2010310，保藏日期2010年11月23日，在该专利中所用的P2培养基成分复杂，含有8种组分，且丁醇产量相对较低， NCIMB8052和IB4丁醇产量分别为1.6g/L和6.8g/L。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种廉价高产丁醇的发酵培养基及利用该培养基发酵产丁醇的方法。

技术方案：一种生产丁醇的发酵培养基，每升该培养基中含有玉米芯稀酸水解糖液总还原糖27.5~37g，碳酸氢铵1.4~2.2g，硫酸亚铁0.2~0.4g，碳酸钙2.5~3.5g，玉米浆0.8~1.2g，其余为水，pH 6.6~6.8。

其中，所述的玉米芯稀酸水解糖液是将玉米芯与1%~2%(wt)的H₂SO₄按质量比1:4~1:6混合，在121℃~125℃的高温下水解120~150min，冷却后抽滤，调节pH5.9~6.1，然后抽滤得到水解糖液。

一种用上述发酵培养基发酵生产丁醇的方法，包括菌种活化、种子培养、厌氧发酵三步骤，其中：所述厌氧发酵步骤中，5L发酵罐中发酵培养基体积为2～4L，接种量为8～10%（v/v），温度为35～40℃，发酵罐在接种后通入纯N₂，以保持发酵体系的厌氧环境，10～20min后停止通气，搅拌速度在100～300 rpm，发酵时间在60～84 h。

其中，所述菌种为贝氏梭菌Clostridium beijerinckii NCIMB8052或者其诱变菌株Clostridium beijerinckii IB4，该诱变菌株Clostridium beijerinckii IB4已保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号：CCTCC NO:M2010310。

其中，所述菌种活化步骤中，将50mL的血清瓶中加入培养基20～30mL，所述的培养基为pH 6.0～7.0的含有淀粉或者糖类等能提供碳源、氮源以及无机盐的液体培养基，通入纯N₂，115～121℃灭菌15～30min，冷却后接入1mL甘油管中冻存的菌种，静置于恒温培养箱中，培养温度为30～40℃，活化时间为12～14h，得到活化的种子液。

其中，所述种子培养步骤中，培养时将500mL血清瓶中加入培养基100～400mL，所述的培养基为pH 6.0～7.0的含有淀粉或者糖类等能提供碳源、氮源以及无机盐的液体培养基，通入纯N₂，115～121℃灭菌15～30min，冷却后接入活化的种子液，培养温度为30～40℃，在恒温培养箱中培养，培养时间为8～12h，用于发酵罐接种。