[发明专利]利用酪丁酸梭菌发酵甘蔗渣水解液生产丁酸的工艺

摘要

本发明公开的利用酪丁酸梭菌发酵甘蔗渣水解液生产丁酸的工艺，步骤包括：将酪丁酸梭菌接种于种子培养基中，得到一级种子；取一级种子接种于种子培养基，得到二级种子作为发酵母种；将发酵母种接种于预发酵罐中经扩大培养后，将培养液泵入纤维床生物反应器内，维持循环，当游离的菌体浓度降为1.0-3.0g/L，将培养液更换为甘蔗渣水解液发酵培养基进行批次发酵、补料发酵或反复批次发酵，得到丁酸；本发明工艺简单，以甘蔗渣水解液为碳源，利用纤维床生物反应器进行固定化发酵，可以资源化利用甘蔗渣等农业废弃物，降低发酵法生产丁酸的成本，提高丁酸发酵产率和得率，同时可省去反复接种，并连续长期稳定运行，易于进行工业放大。

主权项

利用酪丁酸梭菌发酵甘蔗渣水解液生产丁酸的工艺，其特征是包括以下步骤：1）用接种针蘸取酪丁酸梭菌菌液，在含有50 mg / mL丁酸钠的强化培养基平板上划线后， 置37 ℃培养72 小时；2）将步骤1）平板上的单菌落接种于含50 mL生长培养基的100 mL厌氧瓶中培养72 小时，得到一级种子；3）取1.5 mL一级种子接种于含50 mL生长培养基的100 mL厌氧瓶中培养72 小时，得到二级种子，作为发酵母种；4）取3 mL发酵母种接种于含100 mL生长培养基的500 mL厌氧瓶中培养48 小时后， 接种于含2 L 生长培养基的5 L预发酵罐中进行24 小时的扩大培养，使菌体浓度达到6.0‑10.0 g/L，利用蠕动泵以60‑100 mL/min的速度将经扩大培养的培养液泵入纤维床生物反应器内，维持循环，当游离的菌体浓度降为1.0‑3.0 g/L，将上述的培养液更换为甘蔗渣水解液发酵培养基进行批次发酵、补料发酵或反复批次发酵，得到丁酸；发酵过程中，搅拌转速控制在150 rpm，温度设定为37°С，用6 mol/L的NaOH维持pH在6.0；上述的甘蔗渣水解液发酵培养基成分包括：总糖70 g/L、酵母抽提物 5 g/L、蛋白胨 5 g/L、（NH4）2SO4 3 g/L 、K2HPO4 1.5 g/L、MgSO4•7H2O 0.6 g/L、FeSO4•7H2O 0.03 g/L；所说的总糖为甘蔗渣水解液配制而成，其中甘蔗渣水解液制备方法如下：将烘干后的甘蔗渣与0.3mol/L硫酸以质量比1:10混合，于121℃水解30 min，过滤，离心取上清，将pH值调至6.0；上述的生长培养基成分为：葡萄糖 30 g/L、酵母抽提物 5 g/L、蛋白胨 5 g/L、（NH4）2SO4 3 g/L 、K2HPO4 1.5 g/L、MgSO4•7H2O 0.6 g/L、FeSO4•7H2O 0.03 g/L；上述的强化培养基是在生长培养基的基础上添加50 mg/mL丁酸钠，培养条件：37°С、pH 6.0、厌氧环境。