CN102337305A

CN102337305A - 丙酮丁醇产生菌发酵菊芋生产丁醇的方法

Info

Publication number: CN102337305A
Application number: CN2010102347051A
Authority: CN
Inventors: 陈丽杰; 白凤武; 辛程勋
Original assignee: JIUHUAN JERUSALEM ARTICHOKE BIOLOGICAL INDUSTRY Co Ltd; Dalian University of Technology
Current assignee: JIUHUAN JERUSALEM ARTICHOKE BIOLOGICAL INDUSTRY Co Ltd; Dalian University of Technology
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: CN102337305B

Abstract

本发明属于生物技术领域，提供一种丙酮丁醇产生菌发酵菊芋生产丁醇的方法，该方法包括以菊芋块茎为原料，制备成菊芋汁或菊芋浆，用酸将菊芋汁或菊芋浆水解，制得菊糖水解液；以菊糖水解液为碳源，向其中加入无机盐营养成分，接入丙酮丁醇产生菌，厌氧发酵生产丁醇的步骤。采用本发明所述原料和发酵方法，可以替代我国现有丁醇工业生产中所采用的玉米粉、小麦粉等粮食类原料，为丁醇作为生物燃料大规模生产奠定了基础。

Description

丙酮丁醇产生菌发酵菊芋生产丁醇的方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及丁醇的生产方法，特别是利用丙酮丁醇产生菌发酵菊芋生产丁醇的技术。

背景技术

与乙醇相比，丁醇具有能量密度高、亲水性弱、腐蚀性小、更易与汽油或柴油混合等优点，更适宜于作为发动机燃料，因此被认为是第二代生物燃料[Dürre P.Biobutanol：an attractive biofuel.Biotechnol J，2007，2：1525-1534]。目前丁醇主要以淀粉质原料如玉米、小麦、黍米等和糖质原料如糖蜜生产[Jones DT，Woods DR.Acetone-butanol fermentation revisited.Microbiol Rev，1986，50：484-524]，原料成本高的问题十分突出。此外，与燃料乙醇一样，以粮食类淀粉质原料大规模生产丁醇作为燃料，也会产生影响粮食安全的社会问题。开发廉价的、非粮生物质原料，是发展丁醇作为生物燃料的必然出路。

生产丁醇的传统方法为ABE(Acetone-butanol-ethanol)发酵，使用丙酮丁醇梭菌生产丙酮和丁醇。上个世纪20年代许多国家都能够以ABE发酵商业运行生产丙酮和丁醇。二战后，随着石油化工和化学合成技术的快速发展，ABE发酵生产丁醇在成本上逐渐失去竞争优势，走向衰退。现今随着石油资源短缺以及石油化工原料成本的升高，ABE发酵生产丁醇重新恢复了生机。但是，传统ABE发酵采用粮食类淀粉质原料造成丁醇成本高的问题十分突出。

菊芋(Jerusalem artichoke)，又名洋姜或鬼子姜，为菊科向日葵属多年生宿根性草本植物，其生态适应性强，耐旱、耐寒、耐盐碱，能够在不适宜于粮食和经济作物生长的盐碱地、滩涂地等边际土地上种植，生物量产量高[隆小华，刘兆普，王琳，等.半干旱地区海涂海水灌溉对不同品系菊芋产量构成及离子分布的影响.土壤学报，2007，44：300-306]。鲜菊芋块茎中含水70～80％，碳水化合物15～20％，以菊粉的形式存在。菊粉(Inulin)，又称菊糖，是由D-果糖经β-2，1糖苷键连接的聚合度不高的聚果糖，末端为一个葡萄糖残基[Khodzhaeva MA，Kondratenko ES.The structure of the inulin from inula grandis.Chem Nat Compd，1982，3：394-395]。与目前国内外普遍关注的以农作物秸秆为代表的木质纤维素类生物质原料相比，菊芋易被酸或菊粉酶水解而生成果糖和葡萄糖的混合物，是生产果糖、果糖基产品和微生物发酵生产生物燃料和生物基化学品等的良好原料[Denoroy P.The crop physiology of helianthus tuberosus L.：a model orientated view.Biomass and Bioenergy，1996，11：11-32]。

以菊芋块茎为原料生产乙醇的研究工作在国内外均有报道[Nakamura T，Ogata Y，Hamada S，et al.Ethanol production from Jerusalem artichoke tubers by Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae.J Ferment Bioeng，1996，81：564-566；Caserta G，Cervigni T.The use of Jerusalem artichoke stalks for the production of fructose or ethanol.Bioresource Technol，1991，35：247-250.]，然而鲜菊芋块茎含水量高，直接水解获得的糖难以满足乙醇发酵对高浓度底物的要求，但却可以很好地满足丁醇发酵的要求。由于丁醇发酵梭菌没有菊粉酶生产能力，不能水解菊芋中的菊粉多糖，因此生产丁醇时需要对菊芋原料进行水解。本发明以菊芋汁或菊芋浆酸水解糖为底物，可以有效开辟丁醇发酵生产中的廉价原料来源。

发明内容

本申请的目的在于提供一种丁醇发酵生产方法，该方法包括用丙酮丁醇产生菌发酵菊芋原料的步骤。

在一个具体实施例中，所述方法包括：

(1)提供菊芋原料；

(2)用酸水解该菊芋材料，获得菊芋水解液；

(3)向步骤(2)所得的菊芋酸水解液添加无机盐营养成分制备成丙酮丁醇产生菌发酵培养基；和

(4)将丙酮丁醇产生菌接种到步骤(3)所得的发酵培养基中进行厌氧发酵，从而产生丁醇。

在一个具体实施例中，所述菊芋材料选自菊芋的块茎。

在一个具体实施例中，所述步骤(2)包括，将菊芋材料制备成菊芋汁或菊芋浆后，用酸将该菊芋汁或菊芋浆的pH调节至2～3后，在100～105℃条件下将该菊芋汁或菊芋浆保温60～80分钟，然后加入碱，将菊芋汁或菊芋浆水解液的pH调节为5.5～6.0之间。

在一个具体实施例中，所述丙酮丁醇产生菌为Clostridium acetobutylicum。

在一个具体实施例中，所述步骤(3)还包括，在将无机盐营养成分添加到菊芋水解液之前，将该水解液的糖浓度稀释到45～100g/L。

在一个具体实施例中，所述无机盐营养成分包括：K₂HPO₄、KH₂PO₄和MgSO₄·7H₂O。

在一个具体实施例中，所述发酵培养基不含有外源氮源和生长因子。

本申请另一方面提供一种生产丁醇用的发酵培养基，所述培养基含有：

(1)菊芋水解液；和

(2)无机盐营养成分；

其中，所述发酵培养基不含有外源的氮源和生长因子。

在一个具体实施例中，所述菊芋水解液经酸水解制得，且其中所述菊芋水解液中的糖浓度范围为45～100g/L。

在一个具体实施例中，所述菊芋水解液如下制备得到：将菊芋材料制备成菊芋汁或菊芋浆后，用酸将该菊芋汁或菊芋浆的pH调节至2～3，然后在100～105℃条件下将该菊芋汁或菊芋浆保温60～80分钟，加入碱，将菊芋汁或菊芋浆水解液的pH调节为5.5～6.0之间。

在一个具体实施例中，可使用自来水将经碱调节pH的水解液的糖浓度范围调节为60～70g/L。

在一个具体实施例中，所述发酵液的pH为5.3～5.8。

本申请还提供一种制备生产丁醇用的发酵培养基的方法，该方法包括：

(a)提供菊芋水解液；和

(b)向所述菊芋水解液中添加无机盐营养成分；

从而制备得到生产丁醇用的发酵培养基。

在一个具体实施例中，所述步骤(a)包括：将菊芋材料制备成菊芋汁或菊芋浆后，用酸将该菊芋汁或菊芋浆的pH调节至2～3，然后在100～105℃ 条件下将该菊芋汁或菊芋浆保温60～80分钟，加入碱，将菊芋汁或菊芋浆水解液的pH调节为5.5～6.0之间。

在一个具体实施例中，所述步骤(a)还包括，使用自来水将经碱调节pH的水解液的糖浓度范围调节为45～100g/L。

在一个具体实施例中，所述步骤(b)包括向步骤(a)的菊芋水解液中添加K₂HPO₄、KH₂PO₄和MgSO₄·7H₂O。

在一个具体实施例中，所述方法还包括步骤(c)：用酸将步骤(b)所得的添加了无机盐营养成分的菊芋水解液的pH调节为5.3～5.8之间。

本申请也包括本申请的发酵培养基在生产丁醇中的用途。

本发明的其它方面由于本文的公开，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1显示丙酮丁醇梭菌发酵过程残糖浓度的变化。

图2显示丙酮丁醇梭菌发酵过程生物量浓度的变化。

图3显示丙酮丁醇梭菌发酵生产丁醇。

图4显示丙酮丁醇梭菌发酵生产丙酮。

图5显示丙酮丁醇梭菌发酵生产乙醇。

具体实施方式

本申请第一方面提供一种丁醇生产方法，该方法包括用丙酮丁醇产生菌发酵菊芋原料的步骤。

用于本申请的丙酮丁醇产生菌包括本领域使用的各种用于生产丙酮丁醇的菌，包括但不限于Clostridium saccharoacetobutylicum(中国工业微生物菌种目录编号8004)、Clostridium acetobutylicum(中国工业微生物菌种目录编号8008)、Clostridium pasteurianum(中国工业微生物菌种目录编号8017)、Clostridium tetryl(中国工业微生物菌种目录编号8020)等。

在一个具体实施例中，可使用丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum CGMCC 1.70进行发酵。

获得菊芋原料后，可直接将其压榨成汁或者浆。所述菊芋原料是菊芋块茎。

向菊芋原料(包括压榨得到的汁或浆)中加入酸，使溶液的pH在2～3之间。然后将所得溶液于100～105℃条件下保温60～80分钟，使其水解。之后，加入碱将水解液的pH值调节到5.5～6.0之间，得到菊芋水解液。

可使用各种无机酸，包括但不限于盐酸和硫酸。对酸的浓度无特别限制，只要其可使加入后所得溶液的pH在2～3之间即可。通常，使用浓酸。

所用的碱可以是各种碱，例如KOH和NaOH等，其浓度并无特殊限制，只要可将水解液的pH调节到5.5～6.0之间即可。在一个具体实施例中，使用碱金属的碱将水解液的pH调节到5.8～6.0左右。

获得的菊芋水解液可于121℃加热灭菌，之后即可冷却使用或冷却后保存备用。

在使用前，可先用自来水将菊芋水解液的糖浓度稀释到45～100g/L。在一个优选实施例中，所述糖浓度范围为50～80g/L。在其它优选实施例中，所述糖浓度范围为60～70g/L。

然后可将无机盐营养成分添加到该调节了糖浓度的菊芋水解液中。添加到本发明发酵培养基中的无机盐营养成分可包括K₂HPO₄，KH₂PO₄和MgSO₄·7H₂O。

所添加的无机盐营养成分的量，以制成的发酵培养基计，为K₂HPO₄0.35～0.65g/L、KH₂PO₄0.35～0.65g/L、MgSO₄·7H₂O 0.1～0.3g/L。

在一个优选的实施例中，K₂HPO₄的浓度为0.4～0.55g/L。在其它优选实施例中，K₂HPO₄的浓度为0.45～0.5g/L。

在一个优选的实施例中，KH₂PO₄的浓度为0.4～0.55g/L。在其它优选实施例中，KH₂PO₄的浓度为0.45～0.5g/L。

在一个优选的实施例中，MgSO₄·7H₂O的浓度为0.15～0.25g/L。在其它优选实施例中，MgSO₄·7H₂O的浓度为0.15～0.2g/L。

在一个具体实施方式中，所使用的无机盐营养成分的浓度为：K₂HPO₄0.5g/L，KH₂PO₄0.5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L。

添加完无机盐营养成分之后，可用酸将所得到的菊芋水解液的pH调节到5.3～5.8之间，优选5.5左右。由此可获得本申请的发酵培养基。

因此，在一个具体实施例中，本发明的发酵培养基含有菊芋水解液和无机盐营养成分，该发酵培养基的pH为5.3～5.8，糖浓度为45～100g/L，无机盐营养成分包括K₂HPO₄0.35～0.65g/L、KH₂PO₄0.35～0.65g/L、MgSO₄·7H₂O0.1～0.3g/L。

应理解，本申请的发酵培养基的pH、糖浓度以及无机盐营养成分的范围可为上文所述的任一范围。

例如，在优选的实施例中，本发明的发酵培养基含有菊芋水解液和无机盐营养成分，该发酵培养基的pH为5.3～5.8，糖浓度为60～70g/L，无机盐营养成分包括K₂HPO₄0.4～0.55g/L、KH₂PO₄0.4～0.55g/L、MgSO₄·7H₂O 0.15～0.25g/L。

菊芋水解液中的糖以果糖为主，但含有少量葡萄糖。所述糖浓度为葡萄糖和果糖的浓度之和。

在一个具体实施例中，本申请的发酵培养基不含有/添加外源氮源和生长因子。

“外源氮源和生长因子”指来源于菊芋水解液之外的氮源和生长因子。换言之，本申请的发酵培养基不含有来源于菊芋水解液之外的氮源和/或生长因子。

生长因子可以是，例如邻氨基苯甲酸和生物素。氮源可以是，例如乙酸铵等。因此，在一个具体实施方式中，本申请的发酵培养基中不含有/添加外源乙酸铵、邻氨基苯甲酸和生物素。

丙酮丁醇产生菌的培养采用常规方法。例如，可将丙酮丁醇产生菌接种到前述添加了各种培养基成分的菊芋水解液中，进行发酵培养。在发酵培养中，可采用批式或连续发酵的方式进行培养。

以下将以具体实施例的方式描述本发明。应理解，本发明并不限于下述具体实施方式。实施例中所使用的成分及其单位，除非另有说明，否则都是可以从市场上购得的常规物品，其单位也是本领域的常规单位。

具体实施方式

1材料与方法

1.1实验材料

1.1.1菌种

采用的菌种为丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum，中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)保藏，菌株编号1.70。

1.1.2实验原料

菊芋汁或浆：鲜菊芋块茎直接压榨制得。

1.2实验方法

1.2.1培养基配制

葡萄糖培养基(g/L)：葡萄糖50，乙酸铵2.3，K₂HPO₄0.5，KH₂PO₄0.5，MgSO₄·7H₂O 0.2，邻氨基苯甲酸0.01，生物素0.01，初始pH 5.5。

果糖培养基(g/L)：果糖50，乙酸铵2.3，K₂HPO₄0.5，KH₂PO₄0.5，MgSO₄·7H₂O 0.2，邻氨基苯甲酸0.01，生物素0.01，初始pH 5.5。

菊芋汁用硫酸调节至pH值2.0～3.0，沸水浴保温维持60min使菊粉水解，用NaOH调节水解液至pH 6.0，即得菊芋汁水解液(HJA)，于121℃蒸汽灭菌20min，冷却后保存备用。将准备好的菊芋汁水解液稀释到所需的糖浓度，添加K₂HPO₄0.5，KH₂PO₄0.5，MgSO₄·7H₂O 0.2(g/L)，用少量硫酸调节其初始pH 5.5。

以上培养基接种前均在121℃下蒸汽灭菌15min。

1.2.2培养方法

菌种活化培养：将1mL冷冻保藏的菌种接种于20mL玉米醪试管培养基中，沸水浴下处理1～2min，在温度37.5℃下厌氧活化培养，自然pH值。

摇瓶培养：将活化好菌种以体积比10％的接种量接种于100mL发酵培养基中，充无菌氮气10min，于温度37.5℃，150r/min摇床培养，初始pH为5.5。

发酵罐培养：在2.5L发酵罐(KF-2.5)中进行，装液量为1L，接种量10％(V/V)，搅拌转速150r/min，发酵温度37.5℃，初始pH 5.5。接种后向发酵罐中通入无菌氮气30min，以保证发酵罐内的厌氧环境。

1.2.3糖的测定

糖浓度测定采用DNS法[栾雨石，包永明.生物工程实验技术手册.北京：化学工业出版社，2005，1-7]。对葡萄糖为碳源的培养基和发酵液，其标准曲线使用葡萄糖标准溶液绘制；以果糖和菊芋汁水解液为碳源的培养基和发酵液，其标准曲线使用果糖标准溶液绘制。样品离心处理后，取适当稀释的上清液1mL，加入1mL水，再加入1.5mL DNS试剂，摇匀，沸水浴5min，立即冷却至室温，加蒸馏水至25mL，摇匀，540nm测吸光度，根据相应的标准曲线计算样品糖浓度。

接种后立即取样，测定初始糖浓度；发酵过程中或发酵结束后取样，测定发酵液中残糖浓度。

1.2.3生物量的测定

摇瓶发酵由于菌体浓度低，且发酵液中含有的少量固形物对生物量测定干扰严重，因此严格控制实验组与对照组接种量和其他实验条件，比较添加氮源和维生素对溶剂生产的影响。发酵罐培养过程生物量测定方法如下：取2.5mL发酵液离心，12000r/min离心5min后，用去离子水洗涤2次，在85℃下干燥至恒重。

1.2.4溶剂测定方法

用气相色谱HP-INNOWAX(19091N-233)测定溶剂各组分，FID检测器。色谱条件：毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.50μm)，柱温100℃；进样温度250℃；FID检测器温度300℃，H₂流速40mL/min，空气流速400mL/min；载气N2流速30mL/min；进样量0.2μL，分流比50∶1。采用内标法定量，内标物为异丁醇。

2.结果

发酵培养基组成对C.acetobutylicum生长和溶剂生产各个环节的调控至关重要。目前以玉米为原料生产丁醇，按照发酵要求浓度调配的粉浆蒸煮后，冷却到发酵温度即可使用，无需添加任何营养组分。与玉米原料相比，菊芋块茎灰分偏高，磷含量足以满足需求，但蛋白含量很低，因此以菊芋汁为发酵底物是否需要补充氮源，需要通过实验来确定。此外，已有研究工作表明生物素和氨基苯甲酸是C.acetobutylicum菌体生长和溶剂生产必需的维生素[Soni BK，Soucaille P，Goma G.Continuous acetone-butanol fermentation：influence of vitamins on the metabolic activity of Clostridium acetobutylicum.Appl Microbiol Biotechnol，1987，27：1-5]，但菊芋汁水解液作为发酵底物是否需要添加这两种维生素尚未见报道。

2.1氮源对菊芋汁丁醇生产的影响

添加乙酸盐有助于溶剂生产[Chen CK，Blaschek HP.Acetate enhances solvent production and prevents degeneration in Clostridum beijerinckii BA 101.Appl Microbiol Biotechnol，1999，52：170-173]，因此乙酸铵是C.acetobutylicum培养的良好氮源。表1所示为向培养基中添加2.3g/L乙酸铵时批式发酵的实验结果。可见，与对照组相比，添加乙酸铵没有明显促进溶剂，特别是丁醇的生产，表明菊芋汁水解液作为底物培养C.acetobutylicum生产丁醇不需要添加氮源。

表1培养基中氮源对菊芋汁丁醇发酵的影响

2.2邻氨基苯甲酸和生物素对菊芋汁水解液丁醇生产的影响

表2所示为菊芋汁酸水解液中添加邻氨基苯甲酸和生物素对溶剂生产的影响。可见，与未添加这两种维生素的对照组相比，不论是单独添加还是混合添加，均没有显著影响，表明菊芋汁水解液作为底物培养C.acetobutylicum生产丁醇不需要添加这两种维生素。

表2培养基中生长因子对菊芋汁丁醇发酵的影响

可见，尽管菊芋块茎的营养组份不如玉米丰富，但足以满足C.acetobutylicum培养生产丁醇的需要，这对降低丁醇生产成本十分有利。

2.3菊芋汁水解液为底物发酵生产丁醇

菊芋汁水解液是以果糖和葡萄糖为主要成分的混合糖，其发酵过程糖消耗、菌体生长和溶剂各组分生成情况图1～5所示。

从图1可见，以菊芋汁水解液为底物时，糖消耗进程与以果糖为碳源的培养基一致，因为菊芋汁水解液混合糖的主要组分是果糖，但在培养进入到约16h时，菌体生长开始进入静止期(图2)，以葡萄糖为碳源的培养基糖消耗速率比果糖和菊芋汁水解液为碳源的培养基快，而此时产物丁醇开始大量合成，如图3所示，至34h丁醇浓度到最大值9.73g/L；而以果糖和菊芋汁酸水解液为碳源的培养基，丁醇生成相对缓慢，发酵至60h丁醇浓度分别达到最大值8.93g/L和8.67g/L，表明C.acetobutylicum在丁醇合成阶段葡萄糖代谢速率比果糖快。

丙酮和乙醇是C.acetobutylicum丁醇发酵的共生产物。图4和图5的实验结果表明，丙酮和乙醇与丁醇生成同步。以葡萄糖为底物时，其最高浓度分别为7.32g/L和0.92g/L，而以果糖为底物时，分别为6.75g/L和0.73g/L，当以菊芋汁水解液为底物时，分别为5.41g/L和0.83g/L。

丁醇、丙酮和乙醇的比例是衡量丁醇发酵水平的主要指标之一，发酵终点丁醇的比例越高，其生产的技术经济指标就越好。目前国内外实验室研究普遍使用的C.acetobutylicum菌株，其发酵终点丁醇、丙酮和乙醇的比例一般在6∶3∶1的水平，而生产上使用的工业菌株可以使丁醇、丙酮和乙醇的比例维持在7∶2∶1的水平。菊芋汁水解液发酵溶剂各组分的比例如表3所示，可见与果糖为碳源的培养基相比基本相同，但与葡萄糖为碳源相比，丁醇比例略低，而丙酮比例有所提高。值得注意的是，这3种不同碳源培养基发酵结束时，乙醇生成比例基本相同，占总溶剂的比例约5％，而以往研究工作报道乙醇占总溶剂的比例约10％。

表3菊芋汁水解液、葡萄糖和果糖作为碳源丁醇发酵性能的比较

2.4高浓度菊芋汁水解液发酵生产丁醇

丁醇对菌体具有强抑制效应，导致发酵终点产物浓度低，这是丁醇生产能耗高的主要原因。提高培养基初始糖浓度，是提高发酵液丁醇浓度的前提条件。表4所示为菊芋汁水解液中不同初始糖浓度发酵生产丁醇的实验结果，可见当糖浓度提高到62.87g/L时，虽然发酵时间延长到84h，但丁醇浓度从8.67g/L增加到11.21g/L，继续提高糖浓度到95.63g/L时，虽然丁醇浓度略有增加，达到12.56g/L，但此时发酵液残糖浓度已经高达37.00g/L，呈严重过剩状态。另一方面，随底物初始糖浓度的提高，丁醇占总溶剂的比例增加，丙酮生成比例相应减少，表明发酵过程糖过剩有利于C.acetobutyicum胞内代谢从丙酮合成向丁醇合成途径调节，但糖过剩不仅导致原料的浪费，增加丁醇生产的原料消耗，而且增加发酵醪精馏操作分离丁醇的难度。因此，优化培养基初始糖浓度，使其适量过剩以提高总溶剂中丁醇的比例，对丁醇生产十分重要。

表4C.acetobutylicum发酵不同糖浓度菊芋汁酸水解液生产丁醇

3.结论

菊芋汁水解液作为C.acetobutylicum培养生产丁醇的底物，其发酵性能与以果糖为碳源的培养基相似，且其天然营养组分可以满足菌体生长和丁醇生产的基本要求，有助于工业生产过程节省辅助原料消耗，降低生产成本。

丁醇生产面临的最大问题是成本高。降低丁醇生产成本可以从两方面入手：一是开发高浓度发酵技术，提高发酵醪中丁醇浓度，节省能耗，二是提高总溶剂中丁醇比例，节省原料消耗。以菊芋为原料生产丁醇，不论是菊芋汁，还是直接使用菊芋块茎，围绕提高发酵终点丁醇浓度和总溶剂中丁醇比例，都有大量的研究工作需要开展，但这一原料体系与以秸秆为代表的木质纤维素类生物质相比，易于处理获得可发酵性糖，与粮食类淀粉质原料相比，其种植不挤占耕地，不会产生影响粮食安全的问题。

Claims

1.一种丁醇发酵生产方法，其特征在于，该方法包括用丙酮丁醇产生菌发酵菊芋原料的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)提供菊芋原料；

(2)用酸水解该菊芋原料，获得菊芋水解液；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括，将菊芋材料制备成菊芋汁或菊芋浆后，用酸将该菊芋汁或菊芋浆的pH调节至2～3后，在100～105℃条件下将该菊芋汁或菊芋浆保温60～80分钟，然后加入碱，将菊芋汁或菊芋浆水解液的pH调节为5.5～6.0之间。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述丙酮丁醇产生菌为Clostridium acetobutylicum。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括，在将无机盐营养成分添加到菊芋水解液之前，将该水解液的糖浓度调节到45～100g/L。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无机盐营养成分为K₂HPO₄、KH₂PO₄和MgSO₄·7H₂O。

7.一种生产丁醇用的发酵培养基，其特征在于，所述培养基含有：

(1)菊芋水解液；和

(2)无机盐营养成分；

其中，所述发酵培养基的pH为5.3～5.8，且其中所述菊芋水解液经酸水解，其糖浓度范围为45～100g/L。

8.如权利要求7所述的发酵培养基，其特征在于，所述无机盐营养成分包括K₂HPO₄、KH₂PO₄和MgSO₄·7H₂O。

9.如权利要求6所述的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基不含有外源氮源和生长因子。

10.一种制备权利要求7-9中任一项所述的发酵培养基的方法，该方法包括：

(a)提供的菊芋水解液；和

(b)向所述菊芋水解液中添加无机盐营养成分；

从而制备得到生产丁醇用的发酵培养基。