CN111187791B - 一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以废弃油脂为底物发酵产1‑丁醇的方法，该方法包括如下步骤：配制土豆培养基；培养产碱假单胞菌种子液、铜绿假单胞菌种子液；混合；加入到灭菌后的废弃油脂中，发酵48小时即可产生的1‑丁醇。本方法使用生物质废弃物为底物，产生高值化学品1‑丁醇，具有较高的经济效益和社会效益，可大规模推广。

Description

一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法
技术领域
本发明属于废弃物资源化再利用领域，具体是一种使用餐厨垃圾分离出的油脂(即地沟油)为底物发酵生产1-丁醇的方法。
背景技术
1-丁醇是一种重要的平台化工原料，广泛应用于聚酯、防冻剂、燃料添加剂等领域，有着极为重要的经济价值。1-丁醇的生产基于发酵法进行，即将葡萄糖或淀粉等为底物发酵生产。然而该种发酵方法依赖于粮食作物的大量消耗，对粮食安全造成影响，且不利于发酵生产成本的降低。
餐厨垃圾是广泛产生的一种可再生资源，而其上层的油脂(地沟油)则为一种较难以利用的高能量密度碳源。地沟油酯可经过提炼重新回到餐桌，但因其含有较多的毒素等原因对人体健康会产生严重的危害。目前地沟油酯的利用集中在工业冷却和生物柴油制备等领域，然而地沟油的流动性及热稳定性等均不能满足使用，且生物柴油生产会造成严重的二次污染，因此地沟油的处理目前仍是难以解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法，该方法利用产碱假单胞菌和铜绿假单胞菌通过发酵，以产生含量较高的1-丁醇，该方法有着较好的经济效益和社会效益。
为了实现上述目的，本发明提供一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法，包括如下步骤：
1)配制土豆培养基：马铃薯淀粉10g，酵母粉2g，葡萄糖3g，用水溶解后定容至1000mL，121℃灭菌25分钟，冷却至室温；
2)将产碱假单胞菌接种入土豆培养基，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2，制得产碱假单胞菌种子液；
3)将铜绿假单胞菌接种入土豆培养基，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2，制得铜绿假单胞菌种子液；
4)将废弃油脂按10％质量体积比加入到水中，121℃灭菌20分钟，冷却至室温，制成发酵培养基；
5)将碱假单胞菌种子液和铜绿假单胞菌种子液均按照1:1的体积比混合成发酵种子液，然后将发酵种子液按照5-10％体积比加入到发酵培养基中，37℃、自然溶氧或0.5:1通气比例，搅拌转速160-200转/分钟，反应48小时，即可得到1-丁醇。
优选地，所述产碱假单胞菌的菌种编号为CICC20696，所述铜绿假单胞菌的菌种编号为CICC10299。
优选地，所述废弃油脂为餐厨垃圾分离出的上层油脂。
本发明所用产碱假单胞菌、铜绿假单胞菌均为市售菌株。
现有1-丁醇的生物合成都是通过利用葡萄糖等碳源，该类碳源来源于粮食作物的糖化，成本很高。本发明通过筛选得到的产碱假单胞菌、铜绿假单胞菌可以将本为环境污染物的废弃油脂(地沟油)作为原料，通过发酵反应生产化工产品1-丁醇。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法，该方法灭菌后的废弃油脂(地沟油)为底物，利用产碱假单胞菌和铜绿假单胞菌发酵废弃油脂生产工业产品1-丁醇，一方面可以有效去除餐厨垃圾中废弃油脂的存量，减少地沟油对于环境的污染，另一方面还可以拓展1-丁醇的生产途径，发酵法工艺简单，环境友好，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为假单胞菌中地沟油到1-丁醇的生物转化路线图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
材料：
1.产碱假单胞(Pseudomonas alcaligenes)菌购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，菌种编号为CICC20696。
2.铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，菌种编号为CICC10299。
3.土豆培养基：马铃薯淀粉10g，酵母粉2g，葡萄糖3g，用水溶解后定容至1000mL，121℃灭菌25分钟，冷却至室温，待用。
如图1所示为假单胞菌中地沟油到1-丁醇的生物转化路线图。
实施例1
取购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)的产碱假单胞(Pseudomonasalcaligenes)CICC20696和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)CICC10299的甘油冻存管，将两个菌株分别以1％的体积比例加入至灭菌的土豆培养基中，置于摇床培养，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2得到各自的种子液，将上述两种种子液等比例混合，制备为发酵种子液。另取餐厨垃圾，加水后取出上层油脂，称重，并且按照10％的质量体积比加入自来水混合，置于灭菌锅中灭菌，灭菌条件为121℃保持20分钟。将发酵种子液按照10％的体积比加入至灭菌后的地沟油培养基中，之后将该培养基置于摇床中，37℃、转速200转每分钟，培养48小时后，1-丁醇浓度可达1g/L。
发酵后的1-丁醇可采用常规技术进行提纯。
实施例2
取购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)的产碱假单胞(Pseudomonasalcaligenes)CICC20696和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)CICC10299的甘油冻存管，以1％的体积比例加入至灭菌的土豆培养基中，置于摇床培养，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2得到各自的种子液。将上述两种种子液等比例混合，制备为发酵种子液。另取餐厨垃圾，加水后取出上层油脂，称重，并且按照10％的质量体积比加入自来水混合，置于灭菌锅中灭菌，灭菌条件为121℃保持20分钟。将发酵种子液按照10％的体积比加入至灭菌后的地沟油培养基中，之后将该培养基置于发酵罐，37℃、搅拌转速转速160转每分钟、通气量0.5:1，培养48小时后，1-丁醇浓度可达5g/L。
发酵后1-丁醇可采用常规技术进行提纯。
由于实施例1中为在摇瓶中完成，属于实验室级别，摇床震荡的速度为200转，自然溶氧；实施例2中为在发酵罐中完成，用于工业生产，电机的搅拌转速为160转，而发酵罐中，溶氧量比较充足，因此产物产量会比摇瓶中提高很多。
从上述实施例可以看出，本发明提供一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法，可以通过发酵有效生产1-丁醇，同时有效减少废气油脂的存量，降低地沟油对于环境的污染，1-丁醇作为常用工业原料可以产生良好的经济效益和社会效益。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种以废弃油脂为底物发酵产1-丁醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配制土豆培养基：马铃薯淀粉10g，酵母粉2g，葡萄糖3g，用水溶解后定容至1000mL，121℃灭菌25分钟，冷却至室温；
2)将产碱假单胞菌接种入土豆培养基，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2，制得产碱假单胞菌种子液；
3)将铜绿假单胞菌接种入土豆培养基，37℃，转速200rpm，培养12h，至OD600>2，制得铜绿假单胞菌种子液；
4)将废弃油脂按10％质量体积比加入到水中，121℃灭菌20分钟，冷却至室温，制成发酵培养基；
5)将产 碱假单胞菌种子液和铜绿假单胞菌种子液均按照1:1的体积比混合成发酵种子液，然后将发酵种子液按照5-10％体积比加入到发酵培养基中，37℃、自然溶氧或0.5:1通气比例，搅拌转速160-200转/分钟，反应48小时，即可得到1-丁醇；
其中，所述产碱假单胞菌的菌种编号为CICC20696，所述铜绿假单胞菌的菌种编号为CICC10299；
所述废弃油脂为餐厨垃圾分离出的上层油脂。
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