CN112626135A - 一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，所述发酵罐培养基组成包括：玉米淀粉25~60g/L、淀粉酶0.004~0.01g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。本发明提供的利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，在此培养基基础上将发酵培养基中的速效碳源葡萄糖用迟效碳源玉米淀粉（或玉米面粉）部分替代及全部替代，进而降低原料使用成本，减少发酵过中葡糖糖单独消罐带来的设备成本、人力成本、用电成本等问题，提高发酵产能。
Description
技术领域
本发明属于丁酸发酵技术领域，尤其涉及一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法。
背景技术
丁酸是一种平台化合物，广泛应用于食品、化工、制药等行业，每年全球市场需求量约80000t。目前丁酸生产主要有两种方式：化学合成法与微生物发酵法。化学合成法产量高、产品专一性好，但生产操作在高温高压条件下进行、且使用不可再生的化石原料。微生物发酵法也可以生产丁酸，因为使用生物质原料是碳中性的，相对于化学合成法、发酵法在缓解全球气候变暖和温室效应，使用可再生资源等方面具有巨大的优势。
现有发酵培养基配方中碳源和氮源基本能满足丁酸发酵菌体生长需要，但是碳源利用葡糖糖发酵生产丁酸成本相对较高，且葡糖糖需要单独消罐后并罐，因此而增加的成本较多。本发明通过替代在保证丁酸发酵产量的基础上降低了原料、设备、人力等成本，提高了设备利用率，进而提高丁酸发酵产能。
发明内容
本发明的目的是提供一种节约资源、成本低廉、产品质量稳定、适合工业化生产的利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，所述发酵罐培养基组成包括：玉米淀粉25~60g/L、淀粉酶0.004~0.01g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。
进一步地，所述发酵罐培养基组成还包括有葡萄糖10~30g/L。
进一步地，所述种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O0.002g/L，余量为水。
本发明具有的优点是：
本发明提供的利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，在此培养基基础上将发酵培养基中的速效碳源葡萄糖用迟效碳源玉米淀粉（或玉米面粉）部分替代及全部替代，进而降低原料使用成本，减少发酵过中葡糖糖单独消罐带来的设备成本、人力成本、用电成本等问题，提高发酵产能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，另外，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：葡萄糖20~30g/L、玉米淀粉25~30g/L、淀粉酶0.004g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例2
一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：葡萄糖10~12g/L、玉米淀粉40~58g/L、淀粉酶0.006g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例3
一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：玉米淀粉50~60g/L、淀粉酶0.01g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖，发酵结束分别测定丁酸含量。
对比例
一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO41g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：葡萄糖50~60g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例与对比例的效果对比
对比例的发酵周期为48-52h，丁酸含量为47-55g/L；实施例1的发酵周期为48-52h，丁酸含量为47-57g/L；实施例2的发酵周期为48-51h，丁酸含量为47-56g/L；实施例3的发酵周期为48-51h，丁酸含量为48-55g/L。
由上述结果可知，玉米淀粉可以完全替代葡萄糖，进而发酵生产丁酸。
Claims (3)
1.一种利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，所述发酵罐培养基组成包括：玉米淀粉25~60g/L、淀粉酶0.004~0.01g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。
2.根据权利要求1所述的利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，其特征在于，所述发酵罐培养基组成还包括有葡萄糖10~30g/L。
3.根据权利要求1所述的利用玉米淀粉发酵生产丁酸的方法，其特征在于，所述种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO41g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。
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