CN101343643B - 多步发酵法生产甘油的高产方法 - Google Patents

多步发酵法生产甘油的高产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101343643B
CN101343643B CN2008102220284A CN200810222028A CN101343643B CN 101343643 B CN101343643 B CN 101343643B CN 2008102220284 A CN2008102220284 A CN 2008102220284A CN 200810222028 A CN200810222028 A CN 200810222028A CN 101343643 B CN101343643 B CN 101343643B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fermentation
air flow
glucose
glycerine
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2008102220284A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101343643A (zh
Inventor
刘德华
孙燕
张建安
刘宏娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN2008102220284A priority Critical patent/CN101343643B/zh
Publication of CN101343643A publication Critical patent/CN101343643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101343643B publication Critical patent/CN101343643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

一种多步发酵法生产甘油的高产方法，属于生物化工技术领域。通过通气量和转速的调节将发酵分为四个阶段分段发酵，工艺步骤为：将耐高渗酵母种子液按体积5～10％的接种量加入含葡萄糖浓度为250～380g/l的初始发酵培养基中，30～40℃条件下进行有氧发酵；每间隔6hr调高一次通空气量，最终通气量调到0.6～3.5vvm，搅拌转速70～600rpm，当葡萄糖浓度低于30～50g/l时，进入第三阶段的发酵，每间隔4～6hr调低一次通气量，最终通气量调到0vvm，搅拌转速10～50rpm，则进入第四阶段的厌氧发酵，当葡萄糖浓度低于2g/l时中止发酵。发酵结束后，将发酵液固液分离，将甘油分离、提纯，制备成产品。优点在于，使发酵后期残糖显著降低，而甘油不返耗。

Description

多步发酵法生产甘油的高产方法
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，特别涉及多步发酵法生产甘油的高产方法。
背景技术
甘油即丙三醇是一种重要的多羟基醇，其用途广泛，应用于牙膏、烟草、化妆品、涂料工业等行业，已知在1700多种产品的生产中直接或间接以甘油为原料，甘油的生产方法有化学合成法、油脂皂化水解法和微生物发酵法，在前两种方法生产的甘油无法满足市场需求时，人们将注意力集中在微生物发酵法生产甘油的研究上，其中研究最多的是耐高渗酵母的发酵生产，提出了流加、连续生产及细胞固定化等技术，无锡轻工学院与中科院化冶所等共同承担的“发酵法生产甘油”专题攻关任务(诸葛健、方慧英，微生物好氧发酵法生产甘油，精细与专用化学品，2001-20：22-23)中，发酵水平平均达到：甘油含量106.9g/l，对糖转化率达到50.39％；但发酵法生产甘油工艺产业化的技术“瓶颈”在于甘油的提取(P.kishore，Concentration of Glycerol inFermentation Baths by Reverse Osmosis，J.Microbio，Biotechnol，1987，2(1)：22-27)，原因是在发酵后期，细胞对糖的消耗速率降低，尽管发酵液中残糖浓度还处于一定水平，但甘油却开始被细胞消耗(Liu YQ，Liu DH，Su Q，Xie DM，Glycerol production byCandida krusei employing NaCl as an osmoregulator in batch and continuousfermentations.，Biotechnol Lett2002，24：1137-1140)。使得发酵被迫中止，这不仅影响了最终甘油产量，而且在甘油蒸馏提取时，过高浓度的残糖在高温下易焦化结垢，使甘油蒸馏十分困难，甚至无法进行；为此，人们相继提出树脂吸附法、载体蒸馏法(诸葛建，中国专利，申请号：89103615)、残糖氧化法(蔡水洪，中国专利，申请号：94112202.6)、溶剂抽提(蔡水洪，中国专利，申请号：94112180.1)等方法，这些方法的出发点是一致的，既不是通过发酵工艺优化或菌种选择来降低残糖，而是待发教停止后再设法将残糖和甘油分开，虽有一定效果，但受技术和成本的限制，都不尽理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多步发酵法生产甘油的高产方法，通过通气量和转速的调节将发酵分为四个阶段，从而使发酵后期残糖显著降低，而甘油不返耗，同时能够得到较高的发酵甘油浓度和总糖转化率，拉大了甘油和残糖含量的比例，使甘油的后提取更加容易。所述发酵工艺过程为：
将酵母接入含10-50g/l葡萄糖的种子培养基中，30℃～37℃培养20～24h，再将种子液按体积5～10％的接种量加入含葡萄糖浓度为250～380g/l的初始发酵培养基，30～40℃条件下进行有氧发酵，发酵过程中监测发酵液的pH值、菌浓、葡萄糖和甘油浓度，发酵12—24小时为第一阶段，每间隔5—7小时调高一次通空气量，根据发酵罐的容量及罐型，最终通气量调到0.6～3.5vvm，搅拌转速70～600rpm，继续发酵进入第二阶段，保持通气量和转速不变并监测葡萄糖、甘油浓度，当葡萄糖浓度低于30～50g/l时，进入第三阶段的发酵，即每间隔4～6小时调低一次通气量，最终通气量调到0vvm，搅拌转速10～50rpm，则进入第四阶段的厌氧发酵，整个发酵过程中，当葡萄糖浓度低于2g/l时即可中止发酵，一般发酵周期为72-96小时，发酵生产结束后，采用板框、膜过滤、离心等手段将发酵液固液分离，清液通过浓缩、蒸馏、离子交换和脱色等步骤将甘油分离、提纯，制备成产品。
本发明所述的酵母为假丝酵母，属产甘油的菌株。通气量和转速的调节方式为单独或同时调节发酵通气量和转速。所述发酵方式包括：批次流加发酵和连续发酵。
本发明的优点在于，多步发酵法的新工艺使发酵后期残糖显著降低，而甘油不返耗，同时能够得到较高的发酵甘油浓度和总糖转化率，拉大了甘油和残糖含量的比例，使甘油的后提取更加容易。
具体实施方式
本发明提出了通过通气量和转速的调节采用多步发酵法生产甘油的高产工艺，下面再以具体实施例对本发明予以进一步说明：
实例1
(1)菌种：克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)
(2)发酵方式：2L机械搅拌发酵罐，通空气批次发酵
(3)发酵过程：2L发酵罐，装液量1.5L，发酵温度控制在37℃，采用自然pH值。发酵培养基初始含葡萄糖浓度为343.7g/L，通入空气，通气量1.5vvm，发酵罐搅拌转速400rpm，发酵过程中监测发酵液的pH值、菌浓、葡萄糖和甘油浓度，第一阶段于发酵6、12、18、24hr分别调高通气量为2.0、2.5、3.0、3.5vvm，转速450、500、550、600rpm；第二阶段维持通气量3.5vvm，转速600rpm，并继续监测葡萄糖、甘油浓度，发酵54hr时葡萄糖浓度为45.3g/l，则进入第三阶段的发酵，于发酵54、58、62hr分别调低通气量为3.0、2.5、2.0vvm，转速550、500、450rpm；此时葡萄糖浓度分别为45.3、17.7、6.5g/l，甘油浓度为168、181.1、182.7g/l，66hr时葡萄糖浓度为0，甘油浓度为183.8g/l，尚未进入第四阶段即可停止发酵，此时对糖转化率为53.48％。
同样条件下，不采用多步发酵工艺进行发酵，则发酵到66hr葡萄糖浓度分别为52.8g/l，甘油浓度为150.3g/l，84hr时葡萄糖和甘油浓度分别为21.5g/l、142.3g/l，耗糖的同时甘油被反耗，发酵不得不停止，相比之下，采用多步发酵工艺甘油浓度由142.3g/L上升到182.7g/L，葡萄糖浓度浓度由21.5g/L下降到0g/L，转化率由44.17％上升到53.48％，效果显著。
实例2
(1)菌种：克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)
(2)发酵方式：5吨机械搅拌发酵罐，通空气批次发酵
(3)发酵过程：5吨发酵罐，装液量4吨，发酵温度控制在37℃，采用自然pH值。发酵培养基初始含葡萄糖浓度为308.5g/L，通空气量0.2vvm，发酵罐搅拌电机不可调，固定转速126rpm，发酵过程中监测发酵液的pH值、菌浓、葡萄糖和甘油浓度，第一阶段于发酵6、12、18、24hr分别调高通气量为0.3、0.4、0.5、0.6vvm，转速126rpm不变；第二阶段维持通气量0.6vvm，转速126rpm，继续监测葡萄糖、甘油浓度，发酵72hr时葡萄糖浓度为48.4g/l，则进入第三阶段的发酵，于发酵72、76、80、84hr分别调低通气量为0.5、0.4、0.3、0vvm，在84hr时停止搅拌；用蠕动泵进行罐外液体循环，此时葡萄糖浓度分别为48.4、37.2、20.4、7.1g/l，甘油浓度为136.2、139.6、147.6、152.2g/l，然后进入第四阶段的厌氧发酵，88hr时葡萄糖浓度为0，甘油浓度为152.8g/l，停止发酵，转化率为49.53％。发酵生产结束后，采用板框过滤将发酵液固液分离，清液通过浓宿、蒸馏、离交和脱色等步骤将甘油分离、提纯，后提取总收率达到88.93％，产品甘油浓度为99.2％，并达到国家质量标准。

Claims (1)

1.一种多步发酵法生产甘油的高产工艺，通过通气量和转速的调节将发酵分为四个阶段分段发酵，具体工艺过程为：
将酵母接入含10-50g/l葡萄糖的种子培养基中，30℃～37℃培养20～24小时，再将种子液按体积5～10％的接种量加入含葡萄糖浓度为250～380g/l的初始发酵培养基，30～40℃条件下进行有氧发酵，发酵过程中监测发酵液的pH值、菌浓、葡萄糖和甘油浓度，发酵12-24小时为第一阶段，每间隔5-7小时调高一次通空气量，根据罐子的容量及罐型，最终通气量调到0.6～3.5vvm，搅拌转速70～600rpm，继续发酵进入第二阶段，保持通气量和转速不变并监测葡萄糖、甘油浓度，当葡萄糖浓度低于30～50g/l时，进入第三阶段的发酵，每间隔4～6小时调低一次通气量，最终通气量调到0vvm，搅拌转速10～50rpm，则进入第四阶段的厌氧发酵，无论进入那个阶段，当葡萄糖浓度低于2g/l时中止发酵，发酵周期为72-96小时，发酵生产结束后，采用板框、膜过滤、离心手段将发酵液固液分离，清液通过浓宿、蒸馏、离子交换和脱色步骤将甘油分离、提纯，制备成产品；
所述的酵母为克鲁斯假丝酵母；所述发酵方式为批次流加发酵。
CN2008102220284A 2008-09-05 2008-09-05 多步发酵法生产甘油的高产方法 Active CN101343643B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102220284A CN101343643B (zh) 2008-09-05 2008-09-05 多步发酵法生产甘油的高产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102220284A CN101343643B (zh) 2008-09-05 2008-09-05 多步发酵法生产甘油的高产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101343643A CN101343643A (zh) 2009-01-14
CN101343643B true CN101343643B (zh) 2010-12-15

Family

ID=40245755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008102220284A Active CN101343643B (zh) 2008-09-05 2008-09-05 多步发酵法生产甘油的高产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101343643B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2459738B (en) * 2008-05-07 2013-03-06 Bai Leng Method of purification
CN102277307B (zh) * 2011-08-31 2013-05-15 上海天源植物制品有限公司 基于克鲁斯假丝酵母的甘油生产工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1165623C (zh) * 2001-12-05 2004-09-08 大连理工大学 两步微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1165623C (zh) * 2001-12-05 2004-09-08 大连理工大学 两步微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Liu Y Q et al.Kinetic study on glycerol production by repeated batch fermentation using free Candida krusei.《Process Biochemistry》.2004,第39卷1507-1510. *
刘永强等.反复分批发酵法制备甘油过程中的影响因素.《化工学报》.2002,第53卷(第11期),1139-1142. *
刘永强等.反复分批发酵法生产甘油研究.《化学工程》.2003,第31卷(第3期),50-57,4. *
谢涛等.产甘油假丝酵母细胞回用对甘油生产的影响.《化工学报》.2007,第58卷(第1期),195-199. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101343643A (zh) 2009-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11293044B2 (en) Bioprocess for coproduction of ethanol and mycoproteins
Sheoran et al. Continuous ethanol production from sugarcane molasses using a column reactor of immobilized Saccharomyces cerevisiae HAU‐1
Linko et al. Continuous ethanol production by immobilized yeast reactor
CN1710086A (zh) 一种由粗淀粉原料生产1,3－丙二醇和2,3－丁二醇的方法
Kuznetsov et al. Biosynthesis of lactic acid in a membrane bioreactor for cleaner technology of polylactide production
CN105051178A (zh) 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法
Groleau et al. Production of polyols and ethanol by the osmophilic yeast Zygosaccharomyces rouxii
Kondo et al. Efficient production of acetic acid from glucose in a mixed culture of Zymomonas mobilis and Acetobacter sp.
Burgstaller et al. The influence of different carbon sources on growth and single cell oil production in oleaginous yeasts Apiotrichum brassicae and Pichia kudriavzevii
WO2012109375A2 (en) Methods for improved mixed trophic algal culture
CN101343643B (zh) 多步发酵法生产甘油的高产方法
US20140106421A1 (en) Methods Of Producing Carboxylic Acids And/Or Alcohols
CN111748480B (zh) 一种维斯假丝酵母及其应用
Joshi et al. Continuous ethanol production by fermentation of waste banana peels using flocculating yeast
CN101260365A (zh) 一种厌氧发酵耦合装置及其发酵生产有机酸的方法
El-Diwany et al. Effect of some fermentation parameters on ethanol production from beet molasses by Saccharomyces cerevisiae Y-7
EP3397743B1 (en) Methodology for preparing ethanol-reduced fermented beverages
CN102712560A (zh) 用于从含水生物转化混合物中分离链烷醇的方法
CN110408672B (zh) 一种从d-乳酸废液中提取d-乳酸的方法
WO2011135588A2 (en) A continuous process for the preparation of alcohol
Rohner et al. Process for the stereoselective biotransformation of acetoacetic acid esters using yeasts
CN101906442A (zh) 一种利用工业废糖水生产酒精的方法
RU2405829C2 (ru) Способ получения органических растворителей
US11186852B1 (en) Low pH process for fermentation of sugars from carbohydrates for the production of organic acids and biodegradable deicers
CN217324014U (zh) 一种浓香型白酒副产物黄水的处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant