CN101831465B - 一种提高丙酸生产强度的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高丙酸生产强度的生产工艺，在发酵的前期(0-72h)将发酵温度控制在37℃；从72h到发酵结束控制在30℃。在此策略的控制下，丙酸的生产强度提高45.5％(0.278 vs 0.191g/(L·h))，发酵时间缩短20％(150 vs 120h)，丙酸产量能提高16.8％(28.6vs 33.4g/L)。利用此策略生产的丙酸可用于食品、化工等领域，此策略对其他发酵产品的生产具有及其重要的意义。

Description

一种提高丙酸生产强度的生产工艺
技术领域
本发明涉及微生物发酵生产丙酸的工艺，特别是一种通过控制培养体系的温度提高丙酸生产强度的生产工艺。
背景技术
丙酸及其衍生物的用途十分广泛，尤其在有机合成、食品、饲料、香料、涂料、染料、医药等方面。可以用作防腐剂、香料中间体、医药中间体以及有机合成的中间体，此外，还能合成丙酸盐和丙酸纤维素。
丙酸有着巨大的应用价值，其生产方法主要有微生物发酵法和化学合成法。由于发酵法的总成本高于化学合成法，使得目前前者未能完全代替后者生产丙酸。但随着全球环保意识的不断增强，近年来，越来越多的人们围绕微生物发酵生产丙酸进行了大量研究工作。
目前的研究集中在提高丙酸产量(g/L)，主要通过优化发酵过程中的参数，包括溶解氧，碳源，pH值，金属离子种类及浓度等。生产不能只单纯的追求高产量(单位为g/L)，而不顾产品的生产强度。生产强度是衡量产品经济性能的重要指标，生产强度是指单位时间内单位罐体积的产物积聚量，对于化合物来说其因次为g/(L·h)。在发酵生产过程中，生产强度、发酵周期制约着发酵工艺的应用。因此，开发新的新的工艺，提高丙酸生产强度、探讨其应用潜力势在必行。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种提高丙酸生产强度的生产工艺，利用本发明使丙酸的生产强度提高45.5％(0.278vs 0.191g/(L·h))，发酵时间缩短20％(150vs 120h)，丙酸产量能提高16.8％(28.6vs 33.4g/L)。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：产酸丙酸杆菌(Propionibacteriumacidipropionici)CGMCC 1.2230制备成种子后，转入发酵培养基，在发酵前期(0-72h)，控制温度在37℃，从72h至发酵结束将温度控制在30℃，每6个小时取样测定丙酸含量，直到发酵结束。
所述种子培养基为(g/L)：酵母粉10g，胰酶大豆肉汤5g，K2HPO4 2.5g，KH2PO4 1.5
所述发酵培养基为(g/L)：酵母粉10g，蛋白胨5g，K2HPO42.5g，KH2PO41.5g，甘油50g。
丙酸的测定方法(HPLC法)：
液相仪：Agilent 1200液相仪
色谱柱：Agilent SB-Aq
流速：1.0mL/min
检测器：DAD
柱温：35℃
检测波长：210nm
流动相：19.7g Na2HPO4，10mL乙腈，溶于1000mL超纯水，用磷酸调pH至2.0。
本发明提供的工艺提高了丙酸生产的经济指标，工艺简单，提高了丙酸的生产强度，缩短了丙酸的生产时间，同时丙酸的产量也有明显提高，在丙酸的生物生产商具有诱人的工业应用前景。
具体实施方式
对比例：
1.种子活化：将保藏的甘油管菌种：产酸丙酸杆菌(P.acidipropionici)CGMCC 1.2230，按照1％的接种量接种于厌氧瓶中(250mL厌氧瓶装200mL种子培养基)，用真空泵将厌氧瓶抽气后，置于30℃培养箱静置培养48h。
2.发酵罐培养：将培养至对数期的种子按照10％接种量接种于7L发酵罐(装液量4L)中发酵，发酵温度30℃，通过流加10％(w/v)的Ca(OH)2将pH维持在7.0，搅拌转速200rpm，每6个小时取样测定丙酸含量，计算生产强度，每次取样前后间歇通入氮气维持厌氧环境，所得数据见表1。
实施例：
1.种子培养方式：将保藏的甘油管菌株：产酸丙酸杆菌(P.acidipropionici)CGMCC1.2230，种按照1％的接种量接种于厌氧瓶中(250mL厌氧瓶装200mL种子培养基)，用真空泵将厌氧瓶抽气后，置于30℃培养箱静置培养48h。
2.发酵罐培养条件：将培养至对数期的种子按照10％接种量接种于7L发酵罐(装液量4L)中发酵，通过流加10％(w/v)的Ca(OH)2将pH维持在7.0，搅拌转速200rpm，发酵采取变温控制策略，在前72h控制在37℃，72h时改为30℃，每6个小时取样测定丙酸含量，计算生产强度，每次取样前后间歇通入氮气维持厌氧环境，所得数据见表1。
表1对照组与实施例发酵过程参数比较
Figure GSA00000047471000031

Claims (1)

1.一种提高丙酸生产强度的生产工艺，其特征是在产酸丙酸杆菌(Propionibacterium acidipropionici)CGMCC 1.2230发酵生产丙酸的过程中，控制发酵体系的温度在发酵初始阶段0-72h为37℃；72h后发酵温度维持在30℃，一直维持到发酵结束，所述发酵生产丙酸的过程的培养基成分如下：酵母粉10g/L，蛋白胨5g/L，K2PO4 2.5g/L，KH2PO4 1.5g/L，甘油50g/L。
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