一种利用木糖母液制备2,3-丁二醇的方法

摘要

本发明公开了一种利用木糖母液制备2，3-丁二醇的方法，是利用木糖母液作为发酵底物，用肺炎克雷伯氏菌作为发酵菌株，通过分批发酵和补料分批发酵来生产制备2，3-丁二醇。本发明方法最终2，3-丁二醇的浓度达到78.9g/L，总糖转化率达到85％以上，2，3-丁二醇最大生产率为1.3g/(L·h)。本发明针对石油资源日益枯竭及石化产品价格上涨，利用可再生农业副产物玉米芯深加工生产木糖醇的副产物木糖母液，通过微生物发酵生产高值平台化合物2，3-丁二醇，实现了木糖醇工业副产物木糖母液的后开发及高价值利用。

主权项

1.一种利用木糖母液制备2，3-丁二醇的方法，其特征在于：选取木糖母液作为发酵底物，以如下组分配制发酵培养基：木糖母液60～200g/L，柠檬酸三铵2～8g/L，磷酸氢二铵5～40g/L，乙酸钠1～6g/L，氯化钾1～5g/L，硫酸镁0.05～0.15g/L，硫酸锌0.05～0.20g/L，硫酸锰0.05～0.20g/L，硫酸亚铁0.05～0.20g/L，pH值调至6.0～7.0；上述木糖母液总糖浓度为50％～70％，配制好的发酵培养基中的初始总糖浓度为30～100g/L；以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)ATCC 8724作为发酵菌株，摇瓶或发酵罐发酵制备2，3-丁二醇；其中所述摇瓶发酵方法是：以体积比5～10％的接种量，将肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 8724种子液接种于装有50～150mL发酵培养基的500mL三角瓶瓶中，置于转速为100～160rpm的摇床上，30～40℃培养16～30小时，其中每隔2～4小时取样测定发酵液中的糖残量和2，3-丁二醇浓度，当发酵液中2，3-丁二醇浓度不再上升时，发酵停止；取发酵液分离、提取2，3-丁二醇；5升发酵罐发酵方法是：当发酵培养基中的初始总糖浓度为61～100g/L，进行分批发酵，即以体积比5～10％的接种量，在无菌条件下将肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 8724种子液接种于5升发酵罐中，发酵罐装液量为2～4升，以温度30～40℃、搅拌转速250～500rpm、通气量0.5～1.5vvm的条件进行通风搅拌发酵培养，培养时间为20～40小时；发酵液初始pH值调至6.0～7.0，发酵过程中，通过发酵罐关联控制蠕动泵流加4～6M的KOH或3～6M的H3PO4来调节pH值，使之控制在pH 5.5～6.5；发酵过程中，每隔2～4小时取样测定发酵液中的糖残量和2，3-丁二醇浓度，2，3-丁二醇浓度不再上升时，发酵结束；取发酵液分离、提取2，3-丁二醇；或者，若发酵培养基中的初始总糖浓度为30～60g/L，进行补料分批发酵，即以体积比5～10％的接种量，在无菌条件下将肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC 10011或者肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 8724种子液接种于5升发酵罐中，发酵罐装液量为2～4升，温度30～40℃、搅拌转速250～500rpm、通气量0.5～1.5vvm进行通风搅拌发酵培养；发酵液初始pH值调至6.0～7.0，发酵过程中，通过发酵罐关联控制蠕动泵流加4～6M的KOH或3～6M的H3PO4来调节pH值，使之控制在pH 5.5～6.5；发酵过程中，每隔2～4小时取样测定发酵液中的糖残量和2，3-丁二醇浓度，当总糖浓度降到20～40g/L时，脉冲流加木糖母液使底物浓度达到50～70g/L；当发酵过程中总糖消耗速率小于2g/(L·h)时，停止补加木糖母液，当2，3-丁二醇浓度不再上升时，发酵结束；取发酵液分离、提取2，3-丁二醇。