两步微生物发酵生产1,3丙二醇的方法

摘要

本发明属于生物工程技术领域,特别涉及到一种两步微生物发酵法生产1,3－丙二醇的技术。本发明的特征在于首先使用一种好氧微生物菌种发酵如葡萄糖、淀粉糖化液、纤维素酶解液等碳水化合物产生甘油,进而再通过另一种厌氧微生物菌种将甘油转化为1,3－丙二醇,其中第一步发酵所得到的发酵液可离心或过滤除去菌体,清液可直接进入第二步发酵或者经浓缩后作为第二步发酵的批式流加液,部分菌体可在连续发酵时循环使用;第一步发酵液也可不离心经灭菌后再进行第二步发酵。本发明的优点是利用廉价原料,充分发挥了每一步发酵的特点,节省了甘油分离的费用,降低了生产成本,缩短了整个发酵时间,提高了生产效率,为微生物发酵法生产1,3－丙二醇的工业化提供了经济可行的发酵工艺。

主权项

1.一种利用葡萄糖和淀粉、纤维素等酶解液经两步微生物发酵生产1，3- 丙二醇的方法，在温度、pH和搅拌转速恒定的条件下，进行间歇、批 式流加或连续发酵，首先用酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、 接合酵母(Zygosaccharomyces)、毕赤酵母(Pichia)、假丝酵母 (Candida)、汉逊酵母(Hansenula)、德巴利酵母(Debaryomycessp.)、 克鲁维酵母(Kluyveromyces)、曲霉(Aspergillus)、芽孢杆菌 (Bacillus)、毛霉(Mucor)等好氧菌将葡萄糖转化为甘油，继而用克雷 伯氏杆菌(Klebsiella)、柠檬菌(Citrobacter)和梭状芽孢杆菌 (Clostridia)等厌氧菌将甘油进一步转化为1，3-丙二醇，发酵过程 中菌种的接种量为5％～20％，发酵罐搅拌桨转速为100～400转/分钟， 温度为27～40℃，氮气或空气的通气量为0.2～4vvm，第一步甘油发酵 中pH控制在3.5～5.5之间，葡萄糖的消耗率达到80％～95％，产物甘 油的浓度达到5％～30％；第二步1，3-丙二醇发酵中甘油初始浓度为 2％～15％，pH为6.0～8.0，产物1，3-丙二醇的浓度达到10～85g/L； 该发明方法的特征在于： a)第一步甘油发酵所得到的发酵液不必去除菌体，直接加热灭菌后补 加第二步1，3-丙二醇发酵所需要的微量元素，接种进行第二步发酵， 而不需要添加酵母粉、酵母浸膏或维生素B12； b)第一步甘油发酵液用离心或过滤的方法除去菌体，向清液中加入第 二步发酵所需要的营养成分和菌种继续进行第二步发酵； c)批式流加发酵时，第一步甘油发酵所用的流加液是浓葡萄糖溶液或 者浓缩的淀粉糖化液、纤维素酶解液，其中葡萄糖的浓度为 40％～90％，第二步1，3-丙二醇发酵的流加液是经蒸发浓缩的甘油发 酵液，其中甘油的浓度为40％～90％； d)连续发酵时，第一步甘油发酵和第二步1，3-丙二醇发酵的发酵液用 离心或过滤方法分离后的菌体浓缩液以10％～90％的比例循环利用； e)两步发酵所用的原料是葡萄糖、淀粉糖化液、纤维素酶解液等碳水 化合物，其中葡萄糖含量在10％～50％之间。