專利名稱：一種發酵木薯生產丙酮丁醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種發酵生產丙酮丁醇的方法，具體涉及一種向木薯中加入利于菌體生長從而有效利用木薯發酵生產 丙酮丁醇的方法。
背景技術：
隨著世界石油資源日益緊缺，世界各國都在積極尋找再生資源的開發利用。生物燃料作為重要的可再生能源已引起各國的重視，預計到2020年生物燃油的比例將增長到30%，總需求量將達到870億加侖。目前，丁醇和丙酮已經成為全球最重要的基本化工大宗產品，丁醇年銷量接近400萬噸，丙酮的年銷售量已超過600萬噸，并且需求量還有不斷增加的趨勢。而目前國內丙酮和丁醇的化學法生產量均為40萬噸/年左右，每年仍需大量進口。如果繼續擴大化學合成法的生產規模，滿足日益增長的丙酮、丁醇需求，顯然是不切合實際的。因為，石油價格的波動和持續上漲已經使丙酮、丁醇生產成本居高不下。生物法生產丙酮、丁醇新技術的開發和應用，將降低并穩定丙酮、丁醇的市場價格，同時也能夠滿足不斷增長的市場需求。由于丙酮、丁醇是重要的大宗化工產品，對許多工業領域，社會生活具有舉足輕重的影響，其生產技術進步所帶來的經濟和社會效益必然是重大的。本發明以木薯為原料生產丙酮丁醇。我國木薯屬非糧作物，種植面積860萬畝，單產I噸/畝(木薯干片)，僅次于印度、泰國等國家，居世界第五。木薯是廣西一大優勢作物，占全國木薯種面積的70%，廣西還有3000萬畝的坡地、荒地可用于發展木薯種植。因此，充分利用好木薯資源，加強木薯開發丙酮、丁醇等產品的綜合配套技術攻關，進一步降低成本，提高全利用的技術水平，將形成中國特色和優勢的生物能源產業，有利于帶動農村經濟的發展，增加農民收入，產生深遠的社會效益。
發明內容
本發明的目的在于提供一種發酵生產丙酮丁醇的方法。該方法是向木薯原料中添加營養物質，并調節其pH，接種菌種進行發酵生產丙酮丁醇。本發明提高了菌種對木薯原料的利用率，降低了發酵法生產丙酮丁醇的原料成本，提高了丙酮丁醇生產的經濟效益，適合于推廣應用。本發明提供了一種發酵法生產丙酮丁醇的方法，其特征在于，該方法主要步驟包括(I)以木薯粉為原料配制培養基，121°C蒸煮糊化90分鐘，得到木薯酪；(2)配置玉米漿干粉溶液，加入適量的七水硫酸亞鐵，并調節其pH，121°C高溫滅菌15分鐘；(3)將步驟⑵中滅好菌的營養物質添加到步驟⑴中得到的木薯酪，待溫度降低到37°C后接種菌株，培養48-72小時。本發明所述的步驟(2)中玉米漿干粉的添加量為0_4g/L ;七水硫酸亞鐵的添加量為 0_20mg/L。本發明所述的步驟⑵中pH用氫氧化鈉調節為6-8。本發明所述的步驟(3)中所用菌種為丙酮丁醇梭菌ATCC-824，丁酸梭菌23592，丙酮丁醇梭菌170，丙酮丁醇梭菌P260或拜氏梭菌ATCC 55025。
具體實施例方式為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。應理解，以下實施方式僅用于說明本發明而非用于限定 本發明的范圍。根據本發明，所述ABE是指丙酮、丁醇、乙醇(Acetone-butanol-ethanol)的簡稱。以下實施方式中所涉及的濃度，除特別注明外，均為質量濃度(g/1)。實施例I :丙酮丁醇梭菌ATCC 824利用木薯粉優化培養基發酵生產ABE配制200ml木薯粉培養基，培養基組成木薯粉7%，將配制好的木薯粉發酵培養基煮沸糊化lOmin，轉入250ml搖瓶中，121°C高壓滅菌I. 5h。配制CSP-Fe溶液，首先配制20%的玉米漿干粉溶液IOOmL,加入0. Ig七水硫酸亞鐵，用氫氧化鈉調節pH至7. 0，121°C高壓滅菌20min。待培養基降溫至40°C以下，將不同量的滅好菌的CSP-Fe溶液加入木薯粉中，再接入經活化24h的丙酮丁醇梭菌(Clostriidium acetobutylicum) ATCC 824菌液,接種量10%，37°C發酵培養。發酵結束后取發酵液，樣品在IOOOOrpm轉速下離心lOmin，收集上清液。對上清液中的ABE溶劑組分進行氣相色譜(GC)分析，色譜儀的操作條件如下分離柱PhenomenexZebron ZB-ffAX, (30mmX 0. 32mmX 0. 25 u m)柱溫100°C載氣氮氣流速40ml/min壓力0.07MPa進樣量0.5 U I檢測器FID檢測器兩組樣品經氣相色譜(GC)分析，其中丙酮、乙醇、丁醇和總溶劑的測定結果如表I所示。表I添加不同量CSP-Fe溶液對木薯粉發酵生成ABE的影響
權利要求
1.一種發酵木薯生產丙酮丁醇的方法，其特征在于，該方法主要步驟包括 (1)以木薯粉為原料配制培養基，121°c蒸煮糊化90分鐘； (2)配置玉米漿干粉，加入適量的七水硫酸亞鐵，并調節pH，121°C滅菌15分鐘； (3)將步驟(2)中滅好菌的營養物質添加到步驟(I)中，溫度降低到37°C后接種菌株，培養48-72小時。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述玉米漿干粉的添加量為l-4g/L。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述七水硫酸亞鐵的添加量為l_20mg/L。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中pH用氫氧化鈉調節。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，pH調節為6-8。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所用菌種為丙酮丁醇梭菌ATCC-824，丁酸梭菌23592，丙酮丁醇梭菌170，丙酮丁醇梭菌P260或拜氏梭菌ATCC 55025。
全文摘要
本發明涉及一種利用木薯發酵生產丙酮丁醇的方法。該方法具體工藝過程為以木薯粉為原料配制培養基，蒸煮糊化90分鐘；配置玉米漿干粉和硫酸亞鐵混合溶液，并調節其pH，滅菌后加入木薯酪中，溫度降低到37℃，接種后發酵培養，得丙酮和丁醇發酵液。本發明的特點，一是可以合理利用原有的工藝設備，不需要對設備進行改造，就可以進行大規模的丙酮丁醇生產；二是顯著提高了菌種對木薯原料的利用率，降低了發酵法生產丙酮丁醇的原料成本，提高了丙酮丁醇生產的經濟效益；三是充分利用木薯資源，有利于帶動農村經濟的發展，增加農民收入，產生深遠的社會效益。
文檔編號C12R1/145GK102732572SQ20111008095
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者萬印華, 張超, 李敬, 蘇儀, 薛宏光, 齊本坤 申請人:中國科學院過程工程研究所, 江蘇金茂源生物化工有限公司