专利名称：采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法
技术领域：
本发明属于正己酸、正丁酸制备领域，特别涉及一种采用复合菌种发酵生产正己酸、正丁酸的方法。
背景技术：
正丁酸(C4H8O2)、正己酸(C6H12O2)及其衍生物既是重要的有机化工原料，又是重要的精细化学品，广泛用于食品、农业、医药、日用品、环保、化工、能源等领域。现在正丁酸、正己酸的工业化生产均为化学合成法。正丁酸的生产方法主要有正丁醛氧化法和正戊醇硝酸氧化法；所述正丁醛氧化法以正丁醛为原料，氧气或空气作为氧化剂，有无催化剂均可完成反应生成正丁酸；所述正戊醇硝酸氧化法以正戊醇为原料，在沸腾的浓硝酸中先发生消除反应，失去一分子水而生成烯烃，烯烃再进一步被硝酸氧化而失去一个碳原子，生成正丁酸。正己酸的生产方法主要有仲辛醇氧化法、正己醇氧化法、己腈水解法和正己醛氧化法；所述仲辛醇氧化法是将仲辛醇滴入工业硝酸中，在50 55°C进行反应，反应完后用水洗涤，得粗己酸，然后常压脱水，再减压蒸馏脱水，收取158°C (SKPa)馏分，即获正己酸；所述正己醇氧化法是将正己醇经空气或氧气氧化生成正己酸；所述己腈水解法是将己腈水解生成正己酸；所述正己醛氧化法是将正己醛氧化生成正己酸。上述生产方法存在以下不足1、由于所用原料为石化产品，而石油是不可再生资源，呈现日益枯竭的状况，势必面临原料日益短缺，成本日益增加的局面；2、通过化学方法合成的正己酸、正丁酸产品不能被食品添加剂行业所接受，因而使其在食品及食品相关行业的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，此种方法不仅原料易于获取，生产成本降低，而且所制备的正己酸、正丁酸能满足食品及食品相关行业的安全性要求。本发明技术方案将干酵母活化液、丁酸菌种子液、己酸菌种子液接种于发酵培养基中进行复合发酵，然后将发酵液过滤并将过滤所得发酵液清液进行减压浓缩，所获浓缩液用精馏塔精馏分离，即可分段分别收集正丁酸、正己酸。本发明中，复合发酵所用己酸菌、丁酸菌从酒窖窖泥中筛选出原始出发株，再通过紫外线照射(参考“紫外线诱变菌种方法”，《发酵科技通讯》2009年第2期，p46)及硫酸二乙酯处理(参考“硫酸二乙酯(DES)诱变育种方法”，《发酵科技通讯》2009年第I期，p37)诱变后筛选得到。所述己酸菌、丁酸菌已送交中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏单位地址北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所；己酸菌的分类梭菌Clostyiclium sp.,保藏编号CGMCC No. 5784 ;丁酸菌的分类丁酸梭菌 Clostyiclium butyricum,保藏编号CGMCC No. 5785 ;保藏日期2012 年 2 月 21 日。本发明所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，工艺步骤如下
(I)干酵母活化液的制备将质量浓度2 5%的葡萄糖水溶液在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35 40°C，然后加入活性干酵母在35 40°C保温15 20分钟，再降温至30 33°C保温I 2小时，即获干酵母活化液，所述活性干酵母的加入量为每升葡萄糖水溶液I 2g ;(2) 丁酸菌种子液的制备将丁酸菌种子培养 基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2 3天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入I 2环所述丁酸菌斜面种子；(3)己酸菌种子液的制备将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的I. 5 2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养2 3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入I 2环所述己酸菌斜面种子；⑷复合发酵将干酵母活化液、丁酸菌种子液、己酸菌种子液按体积比3 5 4 8 8 10接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积百分数为10 20%，发酵培养基的体积百分数为80 90%，在常压、30 37°C静置发酵10 12天,获成熟发酵液；(5)过滤与浓缩将步骤(4)得到的成熟发酵液经过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的10 20% ；(6)精馏将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正丁酸、正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 05 O. IlMpa,初始精馏塔顶温控制在80 90°C，调整控制回流时塔内温度控制在90 99 °C。上述方法中，丁酸菌种子培养基的配方是每升蒸馏水中加入胰蛋白胨15 20g、牛肉浸膏10 15g、酵母膏5 6g、葡萄糖3 4g、磷酸氢二钾2 3g、磷酸二氢钾I 2g、硫酸镁O. 4 O. 6g、氯化I丐O. 2 O. 3g、硫酸亚铁O. I O. 2g、盐酸半胱氨酸O. 5 O. 6g。上述方法中，己酸菌种子培养基的配方是每升蒸馏水中加入乙酸钠5 8g、酵母膏5 10g、硫酸铵O. 2 O. 5g、磷酸氢二钾4 5g、碳酸 丐8 10g。上述方法中，发酵培养基的组分及各组分的质量百分数如下葡萄糖6 10%
酵母膏0.1 1.2%
硫酸铵O. I 1.0%
磷酸氢二钾 O. I 1.0%
自来水87 93% ,将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110 125°C保温30 60分钟，然后冷却到33 37 °C即获发酵培养基。本发明具有以下有益效果I、本发明所述方法利用微生物发酵生产正己酸、正丁酸，其生产方式天然、绿色，所得产品满足食品行业的要求，安全可靠。2、本发明所述方法通过多菌种协同发酵，获得了较高的产酸水平，己酸、丁酸总量达到41g/L，提制总收得率大于80%。3、本发明所述方法摈弃了对不可再生资源(石油)的依赖，节约了资源，符合低碳经济及可持续发展的方向。4、本发明所述方法与化学合成法相比，降低了正己酸、正丁酸的生产成本。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法作进一步说明。下述实施例中，活性干酵母、配制丁酸菌种子培养基的原料、配制己酸菌种子培养基的原料、配制发酵培养基的原料均为市售商品。板框过滤机的型号320型，购自禹州市强国化工设备有限公司；精馏塔的规格Φ40X1X800，购自成都海科机械设备制造有限公司；浓缩设备为HZ-TNG-50，购自上海辉展实验设备有限公司。实施例I本实施例所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其工艺步骤如下(I)干酵母活化液的制备
将质量浓度2%的葡萄糖水溶液在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入活性干酵母在35°C保温20分钟，再降温至30°C保温2小时，即获干酵母活化液，所述活性干酵母的加入量为每升葡萄糖水溶液Ig ;(2) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨15g、牛肉浸膏15g、酵母膏5g、葡萄糖4g、磷酸氢二钾3g、磷酸二氢钾lg、硫酸镁O. 4g、氯化钙O. 3g、硫酸亚铁O. 2g、盐酸半胱氨酸O. 5g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述丁酸菌斜面种子；(3)己酸菌种子液的制备
己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠5g、酵母膏10g、硫酸铵O. 5g、磷酸氢二钾4g、碳酸钙Sg，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基;将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的1.5%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述己酸菌斜面种子； ⑷复合发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110°C保温60分钟，然后冷却到37°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖6.7%、酵母膏O. 1%、硫酸铵O. 1%、磷酸氢二钾O. 1%、自来水93% ；将发酵培养基泵入发酵罐，按干酵母活化液体积丁酸菌种子液体积己酸菌种子液体积=3 4 8将它们接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积为5L(总体积百分数为10% )，发酵培养基的体积为45L(体积百分数为90% )，在常压、30°C静置发酵12天，获成熟发酵液；(5)过滤与浓缩将步骤(4)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的10% ；(6)精馏将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正丁酸、正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 05Mpa，初始精馏塔顶温控制80°C，调整控制回流时塔内温度控制在90。。。本实施例中，正己酸产量为18. 2g/L，正丁酸产量为17. 5g/L。实施例2本实施例所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其工艺步骤如下(I)干酵母活化液的制备将质量浓度5%的葡萄糖水溶液在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后加入活性干酵母在37°C保温18分钟，再降温至33°C保温I小时，即获干酵母活化液，所述活性干酵母的加入量为每升葡萄糖水溶液2g ；(2) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨20g、牛肉浸膏10g、酵母膏6g、葡萄糖3g、磷酸氢二钾2g、磷酸二氢钾I. 5g、硫酸镁O. 5g、氯化钙O. 2g、硫酸亚铁O. lg、盐酸半胱氨酸O. 6g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养3天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述丁酸菌斜面种子；(3)己酸菌种子液的制备己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠6g、酵母膏7g、硫酸铵O. 2g、磷酸氢二钾5g、碳酸钙9g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基；将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养2天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述己酸菌斜面种子；
⑷复合发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至120°C保温40分钟，然后冷却到33°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖8%、酵母膏I. 2%、硫酸铵O. 5%、磷酸氢二钾O. 3%、自来水90% ；将发酵培养基泵入发酵罐，按干酵母活化液体积丁酸菌种子液体积己酸菌种子液体积=5 7 10将它们接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积为IOL (总体积百分数为20% )，发酵培养基的体积为40L(体积百分数为80% )，在常压、35°C静置发酵11天，获成熟发酵液；(5)过滤与浓缩将步骤(4)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的15% ；(6)精馏将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正丁酸、正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 08Mpa，初始精馏塔顶温控制85°C，调整控制回流时塔内温度控制在95。。。本实施例中，正己酸产量为20. 5g/L，正丁酸产量为18. 8g/L。实施例3本实施例所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其工艺步骤如下(I)干酵母活化液的制备将质量浓度3%的葡萄糖水溶液在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至40°C，然后加入活性干酵母在40°C保温15分钟，再降温至32°C保温I. 5小时，即获干酵母活化液，所述活性干酵母的加入量为每升葡萄糖水溶液I. 5g ；(2) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨18g、牛肉浸膏13g、酵母膏4g、葡萄糖3. 5g、磷酸氢二钾2. 5g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁O. 6g、氯化钙O. 3g、硫酸亚铁O. 2g、盐酸半胱氨酸O. 5g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述丁酸菌斜面种子；(3)己酸菌种子液的制备己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠Sg、酵母膏5g、硫酸铵O. 3g、磷酸氢二钾4. 5g、碳酸钙10g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基；将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成 含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述己酸菌斜面种子；⑷复合发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至125°C保温30分钟，然后冷却到35°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖10%、酵母膏1%、硫酸铵1%、磷酸氢二钾1%、自来水87% ；将发酵培养基泵入发酵罐，按干酵母活化液体积丁酸菌种子液体积己酸菌种子液体积=4 8 9将它们接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积为7. 5L(总体积百分数为15% )，发酵培养基的体积为42. 5L(体积百分数为85% )，在常压、37°C静置发酵10天，获成熟发酵液；(5)过滤与浓缩将步骤(4)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的20% ；(6)精馏将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正丁酸、正己酸，精馏塔内的真空度控在O. llMpa，初始精馏塔顶温控制90°C，调整控制回流时塔内温度控制在99。。。本实施例中，正己酸产量为23. 6g/L，正丁酸产量为17. 5g/L。对比例I :用己酸菌发酵生产正己酸，其工艺步骤如下(I)己酸菌种子液的制备己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠5g、酵母膏10g、硫酸铵O. 5g、磷酸氢二钾4g、碳酸钙Sg，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基;将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的1.5%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述己酸菌斜面种子；(2)发酵发酵培养基的配制将乙酸钠、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110°c保温60分钟，然后冷却到37°C，加入乙醇，即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为乙酸钠1%、酵母膏I. 2%、硫酸铵O. 5%、磷酸氢二钾O. 3%,乙醇3%、自来水94% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将己酸菌种子液接种于发酵培养基中，己酸菌种子液的体积为5L(总体积百分数为10% )，发酵培养基的体积为45L(体积百分数为90% )，在常压、30°C静置发酵12天,获成熟发酵液；(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤 机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的10% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 05Mpa,初始精馏塔顶温控制80°C，调整控制回流时塔内温度控制在90°C。本实施例中，正己酸产量为16. 2g/L。对比例2 :用己酸菌发酵生产正己酸，其工艺步骤如下(I)己酸菌种子液的制备己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠6g、酵母膏7g、硫酸铵O. 2g、磷酸氢二钾5g、碳酸钙9g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基；将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养2天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述己酸菌斜面种子；(2)发酵发酵培养基的配制将乙酸钠、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至120°C保温40分钟，然后冷却到33°C，加入乙醇，即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为乙酸钠0.8%、酵母膏1%、硫酸铵O. 1%、磷酸氢二钾O. 1%,乙醇3%、自来水95% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将己酸菌种子液接种于发酵培养基中，己酸菌种子液的体积为IOL (总体积百分数为20% )，发酵培养基的体积为40L(体积百分数为80% )，在常压、35 °C静置发酵11天，获成熟发酵液；(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的15% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 08Mpa,初始精馏塔顶温控制85°C，调整控制回流时塔内温度控制在95°C。本实施例中，正己酸产量为17. 2g/L。对比例3 :用己酸菌发酵生产正己酸，其工艺步骤如下(I)己酸菌种子液的制备
己酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入乙酸钠Sg、酵母膏5g、硫酸铵O. 3g、磷酸氢二钾4. 5g、碳酸钙10g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成己酸菌种子培养基；将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述己酸菌斜面种子；
(2)发酵发酵培养基的配制将乙酸钠、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至125°C保温30分钟，然后冷却到35°C，加入乙醇，即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为乙酸钠1%、酵母膏1%、硫酸铵1%、磷酸氢二钾1%、乙醇3%、自来水93% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将己酸菌种子液接种于发酵培养基中，己酸菌种子液的体积为7. 5L (总体积百分数为15% )，发酵培养基的体积为42. 5L(体积百分数为85% )，在常压、37°C静置发酵10天,获成熟发酵液；(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的20% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正己酸，精馏塔内的真空度控在O. llMpa，初始精馏塔顶温控制90°C，调整控制回流时塔内温度控制在99°C。本实施例中，正己酸产量为16. 9g/L。对比例4 :用丁酸菌发酵生产正丁酸，其工艺步骤如下(I) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨15g、牛肉浸膏15g、酵母膏5g、葡萄糖4g、磷酸氢二钾3g、磷酸二氢钾lg、硫酸镁O. 4g、氯化钙O. 3g、硫酸亚铁O. 2g、盐酸半胱氨酸O. 5g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述丁酸菌斜面种子；(2)发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110°c保温60分钟，然后冷却到37°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖6.7%、酵母膏O. 1%、硫酸铵O. 1%、磷酸氢二钾O. 1%、自来水93% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将丁酸菌种子液接种于发酵培养基中，丁酸菌种子液的体积为5L (总体积百分数为10% )，发酵培养基的体积为45 (体积百分数为90% )，在常压、30°C静置发酵12天，获成熟发酵液；
(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的10% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正丁酸，精馏塔内的真空度控在O. 05Mpa,初始精馏塔顶温控制80°C，调整控制回流时塔内温度控制在90°C。本实施例中，正丁酸产量为12. 5g/L对比例5 :用丁酸菌发酵生产正丁酸，其工艺步骤如下(I) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨20g、牛肉浸膏10g、酵母膏6g、葡萄糖3g、磷酸氢二钾2g、磷酸二氢钾I. 5g、硫酸镁O. 5g、氯化钙O. 2g、硫酸亚铁
O.lg、盐酸半胱氨酸O. 6g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养3天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入一环所述丁酸菌斜面种子；(2)发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至120°C保温40分钟，然后冷却到33°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖4%、酵母膏I. 2%、硫酸铵O. 5%、磷酸氢二钾O. 3%、自来水94% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将丁酸菌种子液接种于发酵培养基中，丁酸菌种子液的体积为IOL (总体积百分数为20% )，发酵培养基的体积为40L(体积百分数为80% )，在常压、35 °C静置发酵11天，获成熟发酵液；(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的15% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正丁酸，精馏塔内的真空度控在O. 08Mpa,初始精馏塔顶温控制85°C，调整控制回流时塔内温度控制在95°C。本实施例中，正丁酸产量为11. 5g/L。对比例6 :用丁酸菌发酵生产正丁酸，其工艺步骤如下(I) 丁酸菌种子液的制备丁酸菌种子培养基的配制每升蒸馏水中加入胰蛋白胨18g、牛肉浸膏13g、酵母膏4g、葡萄糖3. 5g、磷酸氢二钾2. 5g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁O. 6g、氯化钙O. 3g、硫酸亚铁
O.2g、盐酸半胱氨酸O. 5g，在搅拌下各组分溶解并混合均匀即形成丁酸菌种子培养基；将所配制的丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入两环所述丁酸菌斜面种子；(2)发酵发酵培养基的配制将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至125°C保温30分钟，然后冷却到35°C即获发酵培养基，所述发酵培养基中，各组分的质量百分数为葡萄糖6%、酵母膏1%、硫酸铵1%、磷酸氢二钾1%、自来水91% ；将发酵培养基泵入发酵罐，将丁酸菌种子液接种于发酵培养基中，丁酸菌种子液的体积为7. 5L (总体积百分数为15% )，发酵培养基的体积为42. 5L(体积百分数为85% )，在常压、37°C静置发酵10天,获成熟发 酵液；(3)过滤与浓缩将步骤(2)得到的成熟发酵液经板框过滤机过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液用浓缩设备进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的20% ；(4)精馏将步骤(3)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，收集正丁酸，精馏塔内的真空度控在O. llMpa，初始精馏塔顶温控制90°C，调整控制回流时塔内温度控制在99°C。本实施例中，正丁酸产量为12. 4g/L。
权利要求
1.一种采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其特征在于工艺步骤如下 (1)干酵母活化液的制备 将质量浓度2 5%的葡萄糖水溶液在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35 40°C，然后加入活性干酵母在35 40°C保温15 20分钟，再降温至30 33°C保温I 2小时，即获干酵母活化液，所述活性干酵母的加入量为每升葡萄糖水溶液I 2g ; (2)丁酸菌种子液的制备 将丁酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至37°C，然后将丁酸菌CGMCC 5785斜面种子接种于丁酸菌种子培养基中，在37°C静置培养2 3天，即形成丁酸菌种子液，丁酸菌CGMCC 5785斜面种子的接种量为每500ml 丁酸菌种子培养基中用接种针挑入I 2环所述丁酸菌斜面种子； (3)己酸菌种子液的制备 将己酸菌种子培养基在121°C灭菌20分钟，灭菌时间届满后冷却至35°C，然后加入酒精并振荡使其均匀形成含酒精的己酸菌种子培养基，所述酒精的加入量为己酸菌种子培养基体积的I. 5 2%，继后将己酸菌CGMCC 5784斜面种子接种于所述含酒精的己酸菌种子培养基中，在35°C静置培养2 3天，即形成己酸菌种子液，己酸菌CGMCC 5784斜面种子的接种量为每500ml含酒精的己酸菌种子培养基中用接种针挑入I 2环所述己酸菌斜面种子； (4)复合发酵 将干酵母活化液、丁酸菌种子液、己酸菌种子液按体积比3 5 4 8 8 10接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积百分数为10 20%，发酵培养基的体积百分数为80 90%，在常压、30 37°C静置发酵10 12天,获成熟发酵液； (5)过滤与浓缩 将步骤(4)得到的成熟发酵液经过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液进行减压浓缩，浓缩液的体积为发酵液清液体积的10 20% ； (6)精馏 将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正丁酸、正己酸，精馏塔内的真空度控在O. 05 O. IlMpa,初始精馏塔顶温控制在80 90°C，调整控制回流时塔内温度控制在90 99°C。
2.根据权利要求I所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其特征在于所述丁酸菌种子培养基的配方是每升蒸馏水中加入胰蛋白胨15 20g、牛肉浸膏10 15g、酵母膏5 6g、葡萄糖3 4g、磷酸氢二钾2 3g、磷酸二氢钾I 2g、硫酸镁O. 4 O. 6g、氯化I丐O. 2 O. 3g、硫酸亚铁O. I O. 2g、盐酸半胱氨酸O. 5 O. 6g。
3.根据权利要求I或2所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其特征在于所述己酸菌种子培养基的配方是每升蒸馏水中加入乙酸钠5 Sg、酵母膏5 10g、硫酸铵O. 2 O. 5g、磷酸氢二钾4 5g、碳酸 丐8 10g。
4.根据权利要求I或2所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其特征在于所述发酵培养基的组分及各组分的质量百分数如下葡萄糖6 10% 酵母膏0.1 1.2% 硫酸铵O. I 1.0%磷酸氢二钾 O. I 1.0% 自来水87 93% , 将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110 125°C保温30 60分钟，然后冷却到33 37 °C即获发酵培养基。
5.根据权利要求3所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，其特征在于所述发酵培养基的组分及各组分的质量百分数如下 葡萄糖6 10% 酵母膏0.1 1.2% 硫酸铵O. I 1.0%磷酸氢二钾 O. I 1.0% 自来水87 93% , 将葡萄糖、酵母膏、硫酸铵、磷酸氢二钾加入自来水中，在搅拌下加热至110 125°C保温30 60分钟，然后冷却到33 37 °C即获发酵培养基。
全文摘要
一种所述采用复合菌种发酵联产正己酸、正丁酸的方法，工艺步骤如下(1)干酵母活化液的制备；(2)丁酸菌种子液的制备；(3)己酸菌种子液的制备；(4)将干酵母活化液、丁酸菌种子液、己酸菌种子液按体积比3～5∶4～8∶8～10接种于发酵培养基中形成复合发酵系统，所述复合发酵系统中，干酵母活化液、丁酸菌种子液和己酸菌种子液的总体积百分数为10～20％，发酵培养基的体积百分数为80～90％，在常压、30～37℃静置发酵10～12天，获成熟发酵液；(5)将步骤(4)得到的成熟发酵液经过滤除去菌丝体，然后将过滤所得发酵液清液进行减压浓缩；(6)将步骤(5)得到的浓缩液用精馏塔精馏分离，分段分别收集正己酸、正丁酸。
文档编号C12R1/145GK102618617SQ201210100119
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者刘波, 尹昌树 申请人:四川省申联生物科技有限责任公司