專利名稱：一種利用玉米秸稈水解液燃料丁醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用玉米秸桿水解液燃料丁醇的方法。
背景技術(shù)：
能源是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著世界人口的增加和工業(yè)化程度的提高，能源的消耗也在逐年增加。由于石油資源的有限性，尋找替代石油的新型能源引起了科學(xué)家們的廣泛興趣。丙酮丁醇是一種可以通過(guò)糖發(fā)酵獲得的可再生能源。目前生物法生產(chǎn)的丙酮丁醇主要來(lái)自糖類和淀粉發(fā)酵，面對(duì)世界人口的急劇膨脹和糧食短缺，用糧食生產(chǎn)丁醇的發(fā)展將受到限制。丙酮丁醇發(fā)酵曾是僅次于酒精發(fā)酵的第二大發(fā)酵過(guò)程，但是，從20世紀(jì)50年代開始，由于石油工業(yè)的發(fā)展，丙酮丁醇發(fā)酵工業(yè)受到?jīng)_擊，逐漸走向衰退。丙酮丁醇發(fā)酵產(chǎn)物的主要成分為丙酮、丁醇和乙醇(簡(jiǎn)稱總?cè)軇?ABE)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比基本符合3 6 I的比例。與乙醇相比，丁醇(占丙酮丁醇發(fā)酵總產(chǎn)物60%以上)具有能量密度和燃燒值高、蒸汽壓低、易與汽油混合等優(yōu)點(diǎn)，使得生物丁醇發(fā)酵重新引起了人們的極大重視，成為生物質(zhì)能源研究開發(fā)的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的丙酮丁醇發(fā)酵以淀粉、糖蜜為主要原料，原料成本占丙酮丁醇發(fā)酵總成本的60%以上，成為 影響生物丁醇價(jià)格的主要因素之一。在糧食短缺與能源危機(jī)的雙重威脅下，探索纖維質(zhì)原料生產(chǎn)燃料丁醇成為生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用玉米秸桿水解液燃料丁醇的方法，本發(fā)明通過(guò)在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米秸桿水解液，使用丙酮丁醇梭菌對(duì)其進(jìn)行燃料丁醇發(fā)酵。1. 一種利用玉米秸桿水解液燃料丁醇的方法，其特征在于通過(guò)在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米秸桿水解液，使用丙酮丁醇梭菌對(duì)其進(jìn)行燃料丁醇發(fā)酵。2.步驟I所述的玉米秸桿水解液，添加2%的稀硫酸，料液比為1:5，121°C水解2h，Ca (OH) 2中和至pH值4. 5，抽濾后待用。3.步驟I所述的發(fā)酵培養(yǎng)基為10 mL/L經(jīng)0. 22 Um微孔濾膜過(guò)濾的貯存溶液(KH2PO4 50 g/L, K2HPO4 50 g/L，乙酸銨 220 g/L ;對(duì)氨基苯甲酸 0.1 g/L，VB 10.1 g/L, VH
0.001 g/L ;MgS04 7H20 20 g/L，MnSO4 H2O lg/L，F(xiàn)eSO4 7H20 I g/L，NaCl I g/L)。4.步驟I所述的最佳接種量為9%。5.步驟I所述的最佳初始pH 6. O。6.步驟I所述的最佳糖濃度為8%。7.步驟I所述的最佳麩皮添加量為1. 5 g/L。本發(fā)明通過(guò)在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米秸桿水解液，使用丙酮丁醇梭菌對(duì)其進(jìn)行燃料丁醇發(fā)酵，以期為纖維丁醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供重要依據(jù)。


圖1不同接種量對(duì)丁醇發(fā)酵的影響。圖2不同pH值對(duì)丁醇發(fā)酵的影響。圖3不同糖濃度對(duì)丁醇發(fā)酵的影響。圖4不同氮源濃度對(duì)丁醇發(fā)酵的影響。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，但對(duì)本發(fā)明沒(méi)有限制。本發(fā)明所用的菌株為丙酮丁醇梭菌CICC 8016，保藏于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。實(shí)施例1
本實(shí)施案例說(shuō)明不同接種量對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，為探討不同接種量對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，使用不同接種量進(jìn)行丁醇發(fā)酵，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，將活化24 h的玉米醪試管菌種，按不同接種量接種于100 mL發(fā)酵培養(yǎng)基中，靜置發(fā)酵72 h后測(cè)定發(fā)酵醪液中的總?cè)軇┖浚?dāng)接種量為9%時(shí)，丁醇產(chǎn)量最高，丙酮、乙醇、丁醇的產(chǎn)量分別為1. 32、0. 28和3. 6 g/L，總?cè)軇?.2 g/L。實(shí)施例2
本實(shí)施 案例說(shuō)明不同PH值對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，為探討不同pH值對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，使用不同PH值進(jìn)行丁醇發(fā)酵，結(jié)果如圖2所示。調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的初始pH值，在總?cè)莘e為150mL的三角瓶中裝100 mL培養(yǎng)基，按10%的接種量發(fā)酵72 h，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)初始pH值為6時(shí)產(chǎn)物的濃度達(dá)到最高，丁醇產(chǎn)量為4. 07 g/L，總?cè)軇?. 24 g/L。因此選取pH值6為最適發(fā)酵初始pH值。實(shí)施例3
本實(shí)施案例說(shuō)明不同糖濃度對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，為探討不同糖濃度對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，使用不同糖濃度對(duì)丁醇發(fā)酵，結(jié)果如圖3所示。為了研究碳源濃度對(duì)丁醇發(fā)酵的影響，將玉米秸桿水解液的濃度調(diào)整為20. 0 g/L (其中木糖9. 4 g/L)，并在水解液中加入不同濃度的葡萄糖使總的碳源濃度為4%、6%、8%、10%和12%，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，隨著碳源濃度的逐漸增加，總?cè)軇┖投〈嫉漠a(chǎn)量也逐漸升高，當(dāng)碳源濃度為8%時(shí)，總?cè)軇┖投〈籍a(chǎn)量最高，隨著碳源濃度的繼續(xù)升高，溶劑產(chǎn)量又隨之減小，到12%以上時(shí)，溶劑產(chǎn)量比對(duì)照低，說(shuō)明菌體在較高糖濃度條件下不能正常生長(zhǎng)代謝。與對(duì)照相比，隨著碳源添加量的增大，殘?zhí)呛坑绕涫菤埬咎呛侩S之增大，糖總?cè)軇┘疤嵌〈嫁D(zhuǎn)化率也隨之降低，當(dāng)碳源濃度為4%時(shí)，殘?zhí)呛繛?. 49 g/L，而當(dāng)碳源濃度為6%時(shí)，殘?zhí)呛靠蛇_(dá)到15. 43 g/L(圖3)，因此在發(fā)酵過(guò)程中未額外添加碳源。實(shí)施例4
本實(shí)施案例說(shuō)明不同氮源濃度對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，為探討不同氮源濃度對(duì)丁醇產(chǎn)量的影響，使用不同氮源濃度對(duì)丁醇發(fā)酵，結(jié)果如圖4所示。添加麩皮作為有機(jī)氮源，是因?yàn)檫@些有機(jī)氮源可能含有菌體的生長(zhǎng)因子，能夠促進(jìn)菌體的代謝生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生較多的溶劑，另外，麩皮價(jià)格低廉，可以使發(fā)酵生產(chǎn)成本降低。將麩皮按照不同的比例加入到100 mL發(fā)酵培養(yǎng)基中作為氮源進(jìn)行發(fā)酵，由圖4可以看出，添加量為1. 5 g/L時(shí)總?cè)軇ー和丁醇的產(chǎn)量均達(dá)到最大，分別為5. 79 g/L和3. 64 g/L。
權(quán)利要求
1.一種利用玉米秸桿水解液燃料丁醇的方法，其特征在于通過(guò)在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米秸桿水解液，使用丙酮丁醇梭菌對(duì)其進(jìn)行燃料丁醇發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于玉米秸桿水解液，添加2%的稀硫酸，料液比為1:5，121°C水解2 h，Ca(OH)2中和至pH值4. 5，抽濾后待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基為10mL/L經(jīng)0.22 y m微孔濾膜過(guò)濾的貯存溶液KH2PO4 50 g/L，K2HPO4 50 g/L，乙酸銨220 g/L ;對(duì)氨基苯甲酸0.1 g/L, VB 10.1 g/L, VH 0. 001 g/L ；MgS04 7H20 20 g/L, MnSO4 H2O I g/L, FeSO4 7H20 I g/L, NaCl I g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接種量為9%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，初始pH6. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，糖濃度為8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，麩皮添加量為1.5g/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用玉米秸稈水解液燃料丁醇的方法，本發(fā)明通過(guò)在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米秸稈水解液，使用丙酮丁醇梭菌對(duì)其進(jìn)行燃料丁醇發(fā)酵。
文檔編號(hào)C12R1/145GK103060390SQ20121031192
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者金雅新 申請(qǐng)人:太倉(cāng)市茂通化建有限公司