一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑及其制備方法與使用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑及其制備方法與使用，屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，該吸附劑是在氯化鈣溶液中加入細(xì)菌溶液作為吸附模板，并加入環(huán)己烷和海藻酸鈉，經(jīng)充分?jǐn)嚢?、沉淀、干燥后制得。本發(fā)明所得吸附劑能有效避免萃取發(fā)酵過程中，細(xì)菌因萃取劑毒性而失活的現(xiàn)象，使各種萃取劑均可用于丁醇發(fā)酵，解決了目前發(fā)酵中只能采用油醇等價(jià)格高昂、無微生物毒性的萃取劑進(jìn)行溶劑萃取的問題。
【專利說明】
一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑及其制備方法與使用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑及其制備方法與使用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石化能源的日益枯竭，生物燃料將在未來能源中占據(jù)更大的比重，這使丁醇發(fā)酵生產(chǎn)化工原料和能源物質(zhì)開始受到重視。丁醇生物燃料將對(duì)保障我國(guó)能源安全和經(jīng)濟(jì)安全起到非常重要的作用。
[0003]傳統(tǒng)丁醇發(fā)酵產(chǎn)物中丁醇濃度僅在10g/L左右，存在產(chǎn)物濃度低、蒸餾提純成本高的問題，且發(fā)酵過程中萃取劑的生物毒性限制了很多萃取劑的使用，嚴(yán)重制約了丁醇發(fā)酵工藝的工業(yè)化生產(chǎn)。因此，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵和萃取提純的相結(jié)合，開發(fā)高效的丁醇發(fā)酵及萃取提純的方法，可降低生產(chǎn)的成本，提高其在能源使用中的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑及其制備方法與使用，其解決了目前發(fā)酵中由于存在萃取劑毒性，而只能采用油醇等價(jià)格高昂、無微生物毒性的萃取劑進(jìn)行溶劑萃取的問題，使所用萃取劑均可用于丁醇發(fā)酵。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑，其是以氯化鈣、海藻酸鈉為原料，經(jīng)陽離子交聯(lián)制備而成，且吸附劑中吸附有發(fā)酵所用的細(xì)菌。
[0006]所述吸附劑的制備方法是將1-1OmL細(xì)菌溶液加入到10 mL、濃度為5_20 g/L的氯化鈣溶液中，并加入5-20 mL環(huán)己烷，而后緩慢添加0.2-0.6 g海藻酸鈉，室溫下充分?jǐn)嚢?_5 h，然后沉淀24 h，待其分層后取所得下層沉淀，干燥，即得所述吸附劑;其中，所述細(xì)菌溶液在600nm波長(zhǎng)處的吸光度為2-5 L/(g.cm)0
[0007]所述吸附劑的使用方法是在萃取發(fā)酵制備丁醇時(shí)，在每1mL發(fā)酵液中加入1-1Og所述吸附劑。
[0008]本發(fā)明吸附劑以發(fā)酵細(xì)菌為模板，使海藻酸鈉在氯化鈣的二價(jià)陽離子作用下進(jìn)行交聯(lián)，制造出與細(xì)菌大小相似的孔洞，可在發(fā)酵過程中有效的吸附細(xì)菌。同時(shí)，由于所得吸附劑密度比水大，在發(fā)酵攪拌過程中不容易被攪起而與萃取層接觸，避免了發(fā)酵過程中細(xì)菌與對(duì)微生物有毒性的萃取劑接觸，因而能使發(fā)酵和萃取同時(shí)進(jìn)行。
[0009]總之，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有丁醇萃取過程中存在的萃取劑毒性問題，提供了一種吸附有發(fā)酵細(xì)菌、能輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑，其不僅可避免萃取過程中細(xì)菌因萃取劑毒性而失活的現(xiàn)象，解決目前萃取發(fā)酵中只能采用油醇等價(jià)格高昂、無微生物毒性的萃取劑進(jìn)行溶劑萃取的問題，使各種萃取劑均可用于丁醇發(fā)酵，還可減少產(chǎn)物丁醇對(duì)細(xì)菌的抑制作用，提高丁醇產(chǎn)量，為丁醇燃料的生產(chǎn)提供重要的技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所得吸附劑的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0012]實(shí)施例1
將lmL、600nm波長(zhǎng)處吸光度為5 lV(g.cm)的細(xì)菌溶液加入到10 mL、濃度為5 g/L的氯化鈣溶液中，并加入5 mL環(huán)己烷，而后緩慢添加0.2 g海藻酸鈉，室溫下充分?jǐn)嚢鐸 h，然后沉淀24 h，待其分層后取所得下層沉淀，干燥，即得吸附劑。
[0013]實(shí)施例2
將5mL、600nm波長(zhǎng)處的吸光度為3 lV(g.cm)的細(xì)菌溶液加入到10 mL、濃度為10 g/L的氯化鈣溶液中，并加入10 mL環(huán)己烷，而后緩慢添加0.4 g海藻酸鈉，室溫下充分?jǐn)嚢? h，然后沉淀24 h，待其分層后取所得下層沉淀，干燥，即得吸附劑。
[0014]實(shí)施例3
將10mL、600nm波長(zhǎng)處的吸光度為2 lV(g.cm)的細(xì)菌溶液加入到10 mL、濃度為20 g/L的氯化鈣溶液中，并加入20 mL環(huán)己烷，而后緩慢添加0.6 g海藻酸鈉，室溫下充分?jǐn)嚢? h，然后沉淀24 h，待其分層后取所得下層沉淀，干燥，即得吸附劑。
[0015]圖1為所得吸收劑的SEM圖。由圖中可以看出，吸附劑結(jié)構(gòu)中富有微米級(jí)的孔洞和凹槽，有利于細(xì)菌吸附。
[00?6]將按實(shí)施例2所述方法制備的吸附劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用C.Acetobutyric_%l酵細(xì)菌;所用培養(yǎng)液是在100重量份的水中加入5.5重量份葡萄糖，0.01重量份酵母提取物、
0.05重量份磷酸二氫鉀、0.05重量份磷酸氫二鉀、0.22重量份醋酸銨、0.001重量份硫酸錳、
0.001重量份七水硫酸鐵、0.001重量份氯化鈉，0.02重量份七水硫酸鎂、0.0001重量份維生素B混合配制而成。在37°C、厭氧條件下發(fā)酵培養(yǎng)16小時(shí)，并以環(huán)己烷為萃取劑，比較加入吸附劑的實(shí)驗(yàn)組與未加吸附劑的對(duì)照組的反應(yīng)現(xiàn)象。
[0017]結(jié)果顯示，發(fā)酵培養(yǎng)過程中，加入吸附劑的實(shí)驗(yàn)組細(xì)菌生長(zhǎng)良好，發(fā)酵液不透光，且萃取劑層有大量氣泡生成，而未加入吸附劑的對(duì)照組中細(xì)菌沒有生長(zhǎng)，也無氣體生成。由于可以看出，采用本發(fā)明吸附劑可有效避免發(fā)酵萃取過程中細(xì)菌因萃取劑的毒性而失活的現(xiàn)象發(fā)生。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輔助丁醇萃取發(fā)酵的吸附劑，其特征在于:所述吸附劑以氯化鈣、海藻酸鈉為原料，經(jīng)陽離子交聯(lián)制備而成，且吸附劑中吸附有發(fā)酵所用的細(xì)菌。2.一種如權(quán)利要求1所述吸附劑的制備方法，其特征在于:將1-1OmL細(xì)菌溶液加入到10 mL、濃度為5-20 g/L的氯化鈣溶液中，并加入5_20 mL環(huán)己烷，而后緩慢添加0.2-0.6 g海藻酸鈉，室溫下充分?jǐn)嚢?-5 h，然后沉淀24 h，待其分層后取所得下層沉淀，干燥，即得所述吸附劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述吸附劑的制備方法，其特征在于:所述細(xì)菌溶液在600nm波長(zhǎng)處的吸光度為2-5 L/(g.cm)ο4.一種如權(quán)利要求1所述吸附劑的使用方法，其特征在于:萃取發(fā)酵時(shí)，每1mL發(fā)酵液中加入1-1Og所述吸附劑。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK105969810SQ201610305865
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】葉卓亮, 黎才杰
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)