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      一種以木質(zhì)纖維素為原料發(fā)酵制備丁醇的方法與流程

      文檔序號:11145502閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種以木質(zhì)纖維素為原料發(fā)酵制備丁醇的方法,其特征在于包括如下內(nèi)容:

      (1)將木質(zhì)纖維素原料進行預(yù)處理;

      (2)對預(yù)處理后原料進行酶解,得到纖維素和半纖維素水解混合糖液;

      (3)利用氫氧化鈣對水解混合糖液進行脫毒處理;

      (4)以脫毒后糖液為碳源,補加營養(yǎng)元素制備發(fā)酵培養(yǎng)基;

      (5)將拜氏梭菌XH0906接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中,發(fā)酵制備丁醇;所述拜氏梭菌XH0906,其分類命名為拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii),已于2014年05月04日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心,保藏編號為CGMCC No. 9124。

      2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述的拜氏梭菌XH0906為革蘭氏陽性菌,細(xì)胞形態(tài)為桿狀,可以形成芽孢;接觸酶陰性,氧化酶陰性,不同化硝酸鹽;能高效利用葡萄糖、木糖、半乳糖、甘露糖、果糖、麥芽糖、纖維二糖、低聚葡萄糖和低聚木糖中一種或幾種作為發(fā)酵制備丁醇的碳源;能高效利用木質(zhì)纖維素水解混合糖液中的葡萄糖、木糖、甘露糖和半乳糖作為發(fā)酵底物;在對含有葡萄糖的混合糖液發(fā)酵產(chǎn)丁醇過程中,無葡萄糖優(yōu)先選擇性。

      3.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述的拜氏梭菌XH0906在非嚴(yán)格厭氧環(huán)境下生長和發(fā)酵,在pH4.0-9.0,溫度20-42℃的條件下均能良好生長,主要產(chǎn)物為丁醇,幾乎無丙酮和乙醇副產(chǎn)物產(chǎn)生。

      4.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:步驟(1)所述的木質(zhì)纖維素原料為含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的秸稈、木屑或能源植物;預(yù)處理采用機械粉碎、輻射、微波、酸處理、堿處理、蒸汽爆破預(yù)處理或溶劑預(yù)處理,或者上述方法的組合預(yù)處理。

      5.按照權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于:步驟(1)所述的木質(zhì)纖維素原料采用玉米秸稈,預(yù)處理采用蒸汽爆破預(yù)處理。

      6.按照權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于:蒸汽爆破預(yù)處理的具體過程如下:將切碎的玉米秸稈進入到蒸汽爆破裝置的滯留器,在160-210℃下維持5-10分鐘,瞬間泄壓釋放,即得到蒸汽爆破預(yù)處理的玉米秸稈。

      7.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:步驟(1)預(yù)處理后的原料調(diào)節(jié)pH 為4.5-5.0,用自來水配制成固液比為2%-10%(w/v),加入纖維素酶進行酶解。

      8.按照權(quán)利要求1或7所述的方法,其特征在于:步驟(2)所述的纖維素酶包括3類酶蛋白組分:纖維素外切酶、纖維素內(nèi)切酶和β-葡萄糖苷酶;纖維素酶的加入量為5-50FPIU/g纖維素,酶解的pH值為4.5-5.0,溫度為45-55℃,攪拌速率為50-300r/min,酶解時間為24-72h。

      9.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:步驟(3)采用直接加入氫氧化鈣固體顆粒調(diào)節(jié)酶解液的pH至9-12,于40-60℃,50-300r/min攪拌1h,固液分離后,液體即為脫毒后的糖液。

      10.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:步驟(4)以脫毒后的糖液為碳源,配制用于XH0906菌株發(fā)酵用的培養(yǎng)基,其中糖濃度為25-50g/L,補加營養(yǎng)元素配成發(fā)酵培養(yǎng)基。

      11.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:步驟(5)發(fā)酵條件為厭氧發(fā)酵或兼氧發(fā)酵,無需通入空氣和氮氣,接種量為1%-10%,發(fā)酵溫度為28-42℃,發(fā)酵時間24-72小時,即得到含有丁醇的發(fā)酵液。

      12.按照權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(5)在發(fā)酵前16h不控制,任pH自然下降,16h后通過流加10M的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.5-6.5。

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