CN88101266A - 含糖类培养基的微生物发酵方法 - Google Patents
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Abstract
借助能产生丁醇、丙酮、乙醇和/或异丙醇的微 生物进行含糖类培养基发酵的方法，该方法至少分两 步进行，第一步主要是连续培养微生物，第二步主要 是通过连续或分批加料生成产物。
在第二步处理中，将微生物固定在载体材料上， 由此可使发酵过程保持长时间的稳定性，并获得高产 量，增加糖的利用量。
在实施本发明方法的装置中，配置有生物反应器 和能够装载微生物的反应器，前者以搅拌釜生物反应 器4为佳，后者以固定床反应器7为佳，二者串连连 接。需要时在固定床反应器上连接一个外循环分离 系统，进行产物分离，尤以连续分离为佳。
Description
本发明涉及借助能产生丁醇、丙酮、乙醇和/或异丙醇的微生物进行含糖类培养基发酵的方法，该方法至少分两步进行，第一步主要是连续培养微生物，第二步主要是通过连续或分批加料产生产物。
公众已知这类培养有两个传统培养步骤，即通过物料通过量或限制磷酸盐控制发酵过程，使在第一步（培养）保持恒定的高浓度微生物，即产生稳定的平衡状态，并使一部分底物转化为丁醇、丙酮和/或乙醇。在第二步则以尽可能短的时间使所需产物达到最高产量。如果第一步中物料通过量过高，则会造成冲掉的细胞多于新生长的细胞。相反，需要时可以低物料通过量来控制细胞生长。
该方法的缺点一则产量仍然不能令人满意，二则不能保持连续培养的长期稳定性，即不能保持几百小时或更长时间的稳定产量。其原因在于所形成的产物即丁醇、丙酮和/或乙醇或异丙醇对发酵微生物具有毒害作用，因此，在生成产物达到一定浓度时，会终止产物的形成或严重损害微生物培养。该已知方法还值得注意的另一个缺点在于几乎只有用己糖才能得到令人满意的结果。
本发明的目的在于提供一种在很长时间内能稳定地提高产量的上述方法。此外，采用本方法，原料可以不只是己糖。
根据本发明，在第二步将微生物固定在载体材料上即可达到该目的。
微生物的固定早已为公众所知，但仅仅用于一步法，在该已知方法中细胞固定在藻酸钙上，加葡萄糖作为底物，产量虽确有提高，但是在长时间发酵例如几周时间只能保持很低产量。
根据本发明方法，物料通过量非常灵活，由于活细菌在第二步时粘附在载体材料上相当牢固，所以第一步的物料通过量可与第一步几乎仅仅产生微生物的发酵过程相协调。在第二步，由于活细菌粘附在载体材料上，所以保持较高的细菌群体量，而已经死去的细菌随着富集产物的培养基一起被冲掉。因此，第一步可使用高物料通过量，以控制所生成的产物的浓度不超过毒性限度，从而不会伤害微生物培养的主要部分。采用开孔烧结玻璃或浮石或含有大量SiO2并具有开孔结构的等同物较为有利，其孔径为20-200μm，优先采用50-100μm，吸水性等于或大于0.35ml/cm3，载体材料的体积与总操作体积之比为1∶10-1∶1。1，优先采用1∶5-1∶6，后者特别有利于发酵，尤其是在第一步混合反应物时。保持物料通过量为0.08-0.45/小时，以0.1-0.38/小时为佳，pH4。0-5.5，以4.3-5.1，尤以4。5-5为佳，和/或温度为30°-40℃，以33°-38℃为佳;在第二步，物料通过量为0。14-0.4/小时，以0.25-0.35/小时为佳，pH3.0-5.0，以4.0-4.8，尤以4.2-4.5为佳，和/或温度为27°-40℃，以30°-37℃，尤以32°-35℃为佳。
此外，通过本发明的进一步改进，可以利用产物形成阶段中的培养基，通过提取或优先采取已知方法，用高级醇或高级脂肪酸分离生成的产物，再将形成的贫产物相返回到产物形成阶段和/或第一步。其结果是在第二步保持低浓度产物，从而对微生物的伤害降低到最小程度，实际上在很长的时间内使产物生成的速率保持在很高水平上。此外，可在进行分离时对实际发酵阶段不产生有害影响。而且在第二发酵阶段，还通过蒸发，优先采用连续蒸发方法，将产物与培养基分离。为了进行蒸除产物，可以采用蒸发膜，尤其在采用由硅橡胶制成的蒸发膜时，应保持30°-90℃，优先采用40°-80℃;蒸发时可使用载体气体降低蒸发压，如使用N2，H2，CO2或这些气体的混合物，也可使用发酵气体或采用真空减压。但是，第二步的产物提取也可采用汽提方法，优先采用连续汽提方法。例如，采用汽提法时可以用N2，H2，CO2或这些气体的混合物或发酵气体作为连续提取产物的汽提气，液体与气体的体积流量比为0.05∶1-1.6∶1，温度为30°-90℃，尤以40°-80℃为佳。
上述关于产物分离的所有方法，除了使用非常规的糖可以得到较高产量外，还可使用较高浓度的糖溶液并获得较长时间的稳定性。
为了更准确地控制发酵过程，根据第二步产物含量，可以通过营养液和/或糖溶液的加入量进行控制，这可与营养液或糖溶液的浓度协调得相当好，从而提供了最佳发酵过程。
实施本发明方法的装置可以采用生物反应器和适宜于装微生物的反应器，前者以搅拌釜生物反应器为佳，后者以固定床反应器为佳，二者串连连接，固定床反应器还连接一个外循环分离系统，进行产物分离，尤以连续分离为佳。当采用这种组合反应器时，可按非常简单的方法，控制所用微生物的生长速率和第二步生成的产物。
此外，采用一个或多个套管可使反应器内部进行循环，从而使反应器内各个部位均能保持浓度大致相等的底物和产物。另外，为了获得最佳循环，还可采用固定加气管或培养基定向加料管，在加入气体情况下，通过气压作用进行循环;在加入流体情况下，通过相应的液体流速进行循环。
在与固定床连接的外循环分离系统中配置一个蒸发器，用于产物分离。蒸发器中，使用蒸发膜较为理想，尤以硅橡胶膜为佳。因此，采用与膜错流的方法将产物与培养基进行特别适宜的分离，可以防止其中的微生物沉积在膜上。最后，可将逆流汽提塔配置在外循环分离系统中，进行产物的提取。进行产物分离的可能性决定于所用的起始原料、微生物和形成的产物。
总之，在第一步中应予注意的是，选择的高物料通过量的多少应能使微生物生长，并且在产酸阶段中没有明显地形成产物。在此生长阶段，微生物发展其良好的粘附特征，然后带着这种特征进入第二步，使微生物固定在载体材料上。如果在第一步中选择的物料通过量过低，则细胞生长终止，同时可能形成产物，由此还会失去微生物对载体材料良好的吸附特征。
采用微量过滤法，尤以错流微量过滤法为佳，在第二步中将细胞与培养基分离，可以代替微生物固定的方法，然后再返回，这样也可获得与固定法同样的效果。
另外，在第一步中高浓度产物（由于低物料通过量造成）会导致微生物的退化，从而使生成的产物生成新的酸，从经验得知，这种变化是不可逆的。而在第一步物料通过量过高，则会将微生物冲走，从而在一定时间后，导致用于第二步的细胞数量不足。
因此，物料通过量必须按具体情况确定。
附图表示本发明的最佳实施例，结合举例详述于后。
附图说明：
图1表示采用本方法，通过蒸发分离生成的产物。
图2表示采用本方法，通过提取分离产物。
图3表示采用本方法，通过汽提将产物与培养基分离。
在这3个最佳实施例中，相同部分用相同符号表示。培养基从供料罐1经管道2由泵3泵入由搅拌釜生物反应器4构成的本方法的第一步处理，富含生物量的物料由搅拌釜生物反应器经管道5和泵6泵入由固定床反应器7构成的本方法的第二步处理。富含产物的培养基通过与固定床反应器相连接的管道8经泵9从固定床反应器泵出。
在图1的实施例中，富含产物的培养基通过热交换器10，在其中由已经降低产物含量的逆流培养基进行加温。富含产物的加过温的培养基经管道11流入加热器12后再进入蒸发器13。在该蒸发器中配置有蒸发膜14。培养基流向膜的一面，而载体气体流向蒸发膜的另一面。在该蒸发膜上进行培养基与气体的产物交换，而参予交换的气体是经管道15进入蒸发器13的。经汽提过产物的培养基经管道16和泵17泵入热交换器10，再经管道18返回固定床反应器。经过提取产物的剩余培养基经管道19排出。一部分培养基经管道20和泵21泵入搅拌釜生物反应器。蒸发器中富含产物的气体经管道22进入冷却系统23，生成的产物经凝聚后由管道24流出。经过提取产物的气体经管道25再返回蒸发器。
在图2的实施例中，由固定床反应器经管道8和泵9泵出的富含产物的培养基进入加热系统30，经加热处理后进入混合器31。提取剂经管道32进入混合器，提取剂与富含产物的培养基的混合物经管道34进入分离器33。在该分离器中，载有产物的提取剂和提取过产物的培养基彼此分离，富含产物的提取剂经管道35排出，而提取过产物的培养基经管道36排出。提取过产物的培养基经管道37返回固体床反应器，剩余的培养基经管道38排出。如图2中虚线所示，提取过产物的培养基也可经管道39和泵40泵入本方法第一步的处理中。提取剂和产物的分离可采用蒸馏或类似的常规方法进行。
在图3的实施例中，经管道8和泵9泵出的富含产物的培养基再进入热交换器10，经处理后再经管道41进入加热器42，加热处理后经管道43进入汽提塔44。在该汽提塔中，富含产物的培养基用逆流气体处理，该气体是经管道45和泵46泵入汽提塔的。富含产物的汽提气经管道47进入冷却器48，产物凝聚后经管道49排出。提取过产物的气体经管道47和泵46再返回汽提塔。提取过产物的培养基经管道50和泵51进入热交换器，在该热交换器中，仍保持着温度的该培养基流向来自固定床反应器的新鲜培养基。提取过产物的培养基经处理后由热交换器10经管道52进入固定床反应器7。在这种条件下，该系统中剩余的培养基也可经管道53排出。虚线54和泵55用于将提取过产物的培养基返回本方法的第一步处理即返回搅拌釜生物反应器4。
下述实施例将更详尽地说明本发明的方法。
实施例1
由下列组合物配制的培养基用作营养培养基：
木糖（无水） 60g/l
KH2PO41g/l
K2HPO41g/l
（NH4）2SO42g/l
MgSO4.7H2O 0.1g/l
NaCl 0.01g/l
Na2MoO4.2H2O 0.01g/l
CaCl20.01g/l
MnSO4.H2O 0.015g/l
FeSO4.7H2O 0.015g/l
维生素H 0.1mg/l
氯化硫胺 0.002g/l
对氨基苯甲酸 0.002g/l
Na2S2O40.035g/l
刀天青 0.001g/l
酵母膏 0.5g/l
Na4OOCCH32.2g/l
醋酪酸梭状芽胞杆菌ATCC824用作发酵菌，先将其进行适当培养后再用于本发明方法。
将供料罐1中的营养基引入搅拌釜生物反应器，物料通过量为0.3/小时。接种量约为搅拌釜生物反应器4容量的10%，在该反应器中保持在37℃温度和pH5.1下进行发酵。生物反应器中的细胞密度通过选择物料通过量大致保持不变，借以使由微生物培养中产生的新细胞通过管道5进入固定床反应器7，由于细胞粘附在载体材料上，所以它们在反应器中仍保持粘附状态。采用开孔烧结玻璃作为载体材料，烧结玻璃的体积相当于总体积的50%。固定床反应器内的温度保持在33℃，并且pH4.3进行发酵。在两步处理中总物料通过量为0.15/小时。固定床反应器7内的反应物用氮气充气，由于固定床反应器内装有套管，所以可以保持循环。
产率和产量在表1中给出。
表1
稀释率（小时-1） 0.15
流出木糖（g/l） 28.59
糖利用量（%） 50.98
糖利用率（g/l·hr） 4.46
丁醇（g/l） 5.7
总溶剂量（g/l） 9.30
溶剂产量（%） 31.28
溶剂产率（g/l·hr） 1.395
总酸量（g/l） 3.06
酸产量（%） 5.88
光密度 2.765
pH 4.32
电负度（mv） -436
实施例2
在搅拌釜生物反应器和固定床反应器中选用相同的营养组合物、接种和方法条件。将一个可从中连续或分批取得生成产物的外循环分离系统与固定床反应器相连接。另外，将由固定床反应器得到的富含产物的培养基加热到40℃左右后引入到汽提塔，以与液体逆流方向将氮气引入塔内作为汽提气。液体与气体的体积流动比为0.35∶1。基本上已汽提过产物的培养基，其中一部分在冷却到发酵温度后又进入到固定床反应器7，小部分也可返回到搅拌釜生物反应器4。
基本上汽提过产物的剩余液体从系统中排除。从汽提塔中排出的富含产物的气体流经冷却系统，将产物凝聚后排出。得到的稳态值在表2中给出。
表2
稀释率（小时-1） 0.15
流出木糖（g/l） 21.50
糖利用量（%） 62.50
糖利用率（g/l·hr） 5.37
丁醇（g/l） 6.82
总溶剂量（g/l） 10.87
溶剂产量（%） 30.36
溶剂产率（g/l·hr） 1.638
表2（续）
总酸量（g/l） 3.76
酸产量（%） 6.59
光密度 2.41
pH 4.1
电负度 mv） -450
由表可见，采用实施例2的方法，即从外循环分离系统连续得到的产物，其溶剂产率和糖利用量显然较好。如上述实验所示，如果发酵很长时间如500小时，也会得到同样效果。
Claims (14)
1、一种借助能产生丁醇、丙酮、乙醇和/或异丙醇的微生物进行含糖类培养基发酵的方法，该方法至少分两步进行，第一步主要是连续培养微生物，第二步主要是通过连续或分批加料生成产物，其特征在于在第二步将微生物固定在载体材料上。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于载体材料采用开孔烧结玻璃、浮石或含有大量SiO2并具有开孔结构的等同物，孔径为20-200μm，优先采用50-100μm，吸水性至少为0.35ml/Cm3，载体材料与总操作体积的比为1∶10至1∶1.1，优先采用1∶5至1∶1.6。
3、根据权利要求1或2的方法，其特征在于从产物形成阶段除去培养基，然后通过提取，优先采用已知方法，用高级醇或高级脂肪酸分离生成的产物，再将形成少量产物反应相返回到产物形成阶段和/或本方法的第一步处理。
4、根据权利要求1或2的方法，其特征在于在进行第一步处理时，采用蒸发方法，优先采用连续蒸发方法，从培养基中蒸除产物。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于采用蒸发膜，尤其是硅橡胶膜，蒸除产物，蒸除的温度为30°-90℃，优先采用40°-80℃，并且采用载体气体，如N2、H2、CO2或这些气体的混合物，或采用发酵气体或采用真空方法降低蒸发时的蒸发压。
6、根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于在第二阶段采用气体汽提方法对产物进行最佳的连续分离。
7、根据权利要求6的方法，其特征在于采用汽提气，如N2、H2、CO2或这些气体的混合物，或发酵气体对产物进行连续分离，液体与气体的体积流动比为0.05∶1至1.6∶1，温度为30°-90℃，优先采用40°-80℃。
8、根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于按第二步处理的产物含量控制营养液和/或糖溶液的加入量。
9、实施权利要求1至9之一方法的装置，其特征在于采用生物反应器和能够装载微生物的反应器，前者以搅拌釜生物反应器4为佳，后者以固定床反应器7为佳，二者串连连接，需要时固定床反应器与一个外循环分离系统相连接，进行产物分离，优先采用连续分离。
10、根据权利要求9的装置，其特征在于在固定床反应器中配置一个或多个套管，使该反应器内保持循环。
11、根据权利要求10的装置，其特征在于采用固定加气管或培养基定向加料管，以获得最佳循环。
12、根据权利要求9的装置，其特征在于在外套管中配置分离产物用的蒸发器13。
13、根据权利要求12的装置，其特征在于在该蒸发器中配置蒸发膜，尤其是配置硅橡胶制成的蒸发膜。
14、根据权利要求9的装置，其特征在于在分离产物的外循环分离系统中配置逆流气体汽提塔。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101603003A (zh) * | 2008-04-14 | 2009-12-16 | 普莱克斯技术有限公司 | 乙醇发酵系统 |
| CN102286547A (zh) * | 2011-08-18 | 2011-12-21 | 江南大学 | 一种半连续发酵生产生物丁醇的方法 |
| CN102559778A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-07-11 | 南京工业大学 | 一种发酵培养基及用该培养基发酵生产丁醇的方法 |
| CN102041279B (zh) * | 2009-10-21 | 2013-06-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 生物膜-电渗析耦合连续生产l-乳酸工艺 |
| CN104694582A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-10 | 江苏高科物流科技股份有限公司 | 厌氧微生物的发酵方法 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070016A (en) * | 1991-03-28 | 1991-12-03 | Revolution Fuels Of America, Inc. | Integrated process for producing ethanol, methanol and butyl ethers |
| GB9310468D0 (en) * | 1993-05-20 | 1993-07-07 | Oxford Glycosystems Ltd | Sugar complexes |
| DE10163977B4 (de) * | 2001-12-22 | 2004-01-08 | Schumacher Umwelt- Und Trenntechnik Gmbh | Trägerkörper für die Besiedlung von Mikroorganismen |
| EP1476535A4 (en) * | 2002-02-05 | 2007-02-28 | Dennis A Guritza | STENOPROPHILURIC PRODUCTION AND ISOLATION OF CHEMICALS |
| KR20040029658A (ko) * | 2002-10-02 | 2004-04-08 | 류하수 | 에타놀연속발효시스템 |
| US9297028B2 (en) | 2005-09-29 | 2016-03-29 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Fermentive production of four carbon alcohols |
| US9303225B2 (en) | 2005-10-26 | 2016-04-05 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Method for the production of isobutanol by recombinant yeast |
| WO2007050671A2 (en) | 2005-10-26 | 2007-05-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fermentive production of four carbon alcohols |
| US8273558B2 (en) | 2005-10-26 | 2012-09-25 | Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc | Fermentive production of four carbon alcohols |
| US8962298B2 (en) | 2006-05-02 | 2015-02-24 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Recombinant host cell comprising a diol dehydratase |
| US8828704B2 (en) | 2006-05-02 | 2014-09-09 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Fermentive production of four carbon alcohols |
| US7659104B2 (en) | 2006-05-05 | 2010-02-09 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Solvent tolerant microorganisms and methods of isolation |
| US7541173B2 (en) | 2006-06-15 | 2009-06-02 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Solvent tolerant microorganisms and methods of isolation |
| MX2009004659A (es) | 2006-10-31 | 2009-05-22 | Metabolic Explorer Sa | Procedimiento para la produccion biologica de 1,3-propanodiol a partir de glicerina con un alto rendimiento. |
| BRPI0718729A2 (pt) * | 2006-12-15 | 2013-12-03 | Dow Global Technologies Inc | "aparelho de fermentação e processo" |
| US8975049B2 (en) | 2007-02-09 | 2015-03-10 | The Regents Of The University Of California | Biofuel production by recombinant microorganisms |
| US8426173B2 (en) | 2007-05-02 | 2013-04-23 | Butamax (Tm) Advanced Biofuels Llc | Method for the production of 1-butanol |
| JP5730019B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2015-06-03 | ビュータマックス・アドバンスド・バイオフューエルズ・エルエルシー | 発酵ブロス中のブタノール濃度を制御する方法 |
| AR074894A1 (es) | 2008-10-03 | 2011-02-23 | Metabolic Explorer Sa | Procedimiento para purificar un alcohol a partir de un caldo de fermentacion usando un evaporador de pelicula descendente , de pelicula agitada o de corto recorrido |
| WO2011003962A2 (en) | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Metabolic Explorer | Improved gas stripping process for the recovery of solvents from fermentation broths |
| FI126855B (fi) | 2010-07-08 | 2017-06-30 | Aalto-Korkeakoulusäätiö | Menetelmä ja laitteisto orgaanisten liuottimien ja alkoholien tuottamiseksi mikrobeilla |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4350765A (en) * | 1979-06-13 | 1982-09-21 | Tanabe Seiyaku Co., Ltd. | Method for producing ethanol with immobilized microorganism |
| SE432442B (sv) * | 1979-07-06 | 1984-04-02 | Alfa Laval Ab | Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av ett kolhydrathaltigt substrat, varvid ett etanolanrikat flode avskiljs under vakuum innan fermenteringsvetskan uppdelas i ett jestkoncentratflode o |
| GB2081305B (en) * | 1980-07-08 | 1984-05-23 | Tate & Lyle Ltd | Bacterial ethanol production |
| DE3112603A1 (de) * | 1981-03-30 | 1982-11-04 | Buckau-Walther AG, 4048 Grevenbroich | "verfahren zur abtrennung polarer organischer verbindungen, insbesondere niederer aliphatischer alkohole, aus fermentationsfluessigkeiten" |
| CA1191098A (en) * | 1981-07-13 | 1985-07-30 | Minoru Nagashima | Process for manufacturing alcohol by fermentation |
| DE3146084C2 (de) * | 1981-11-20 | 1983-10-20 | Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH (GBF), 3300 Braunschweig | Kontinuierliches oder chargenweises Verfahren zur Vergärung von kohlehydrat- und phosphathaltigen flüssigen Medien |
| JPS58129979A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-08-03 | Hitachi Zosen Corp | 付着菌体流動法によるアルコ−ルの連続製造法 |
| US4520104A (en) * | 1982-11-18 | 1985-05-28 | Cpc International Inc. | Production of butanol by a continuous fermentation process |
| EP0175034A1 (fr) * | 1984-08-23 | 1986-03-26 | MULTIBIO, Société Anonyme dite | Procédé pour la production d'éthanol à partir de substrats sucrés concentrés |
-
1987
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-
1988
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-
1989
- 1989-09-08 FI FI894251A patent/FI894251A0/fi not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101603003A (zh) * | 2008-04-14 | 2009-12-16 | 普莱克斯技术有限公司 | 乙醇发酵系统 |
| CN101603003B (zh) * | 2008-04-14 | 2015-09-16 | 普莱克斯技术有限公司 | 乙醇发酵系统 |
| CN102041279B (zh) * | 2009-10-21 | 2013-06-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 生物膜-电渗析耦合连续生产l-乳酸工艺 |
| CN102286547A (zh) * | 2011-08-18 | 2011-12-21 | 江南大学 | 一种半连续发酵生产生物丁醇的方法 |
| CN102286547B (zh) * | 2011-08-18 | 2013-06-12 | 江南大学 | 一种半连续发酵生产生物丁醇的方法 |
| CN102559778A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-07-11 | 南京工业大学 | 一种发酵培养基及用该培养基发酵生产丁醇的方法 |
| CN102559778B (zh) * | 2012-02-14 | 2013-11-06 | 南京工业大学 | 一种发酵培养基及用该培养基发酵生产丁醇的方法 |
| CN104694582A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-10 | 江苏高科物流科技股份有限公司 | 厌氧微生物的发酵方法 |
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| Publication number | Publication date |
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