一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂及其制备方法与使用
【专利摘要】本发明公开了一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂及其制备方法与使用，属于生物发酵技术领域，该吸附剂是在氯化钙溶液中加入细菌溶液作为吸附模板，并加入环己烷和海藻酸钠，经充分搅拌、沉淀、干燥后制得。本发明所得吸附剂能有效避免萃取发酵过程中，细菌因萃取剂毒性而失活的现象，使各种萃取剂均可用于丁醇发酵，解决了目前发酵中只能采用油醇等价格高昂、无微生物毒性的萃取剂进行溶剂萃取的问题。
【专利说明】
一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂及其制备方法与使用
技术领域
[0001]本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂及其制备方法与使用。
【背景技术】
[0002]随着石化能源的日益枯竭，生物燃料将在未来能源中占据更大的比重，这使丁醇发酵生产化工原料和能源物质开始受到重视。丁醇生物燃料将对保障我国能源安全和经济安全起到非常重要的作用。
[0003]传统丁醇发酵产物中丁醇浓度仅在10g/L左右，存在产物浓度低、蒸馏提纯成本高的问题，且发酵过程中萃取剂的生物毒性限制了很多萃取剂的使用，严重制约了丁醇发酵工艺的工业化生产。因此，实现发酵和萃取提纯的相结合，开发高效的丁醇发酵及萃取提纯的方法，可降低生产的成本，提高其在能源使用中的市场竞争力，具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂及其制备方法与使用，其解决了目前发酵中由于存在萃取剂毒性，而只能采用油醇等价格高昂、无微生物毒性的萃取剂进行溶剂萃取的问题，使所用萃取剂均可用于丁醇发酵。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂，其是以氯化钙、海藻酸钠为原料，经阳离子交联制备而成，且吸附剂中吸附有发酵所用的细菌。
[0006]所述吸附剂的制备方法是将1-1OmL细菌溶液加入到10 mL、浓度为5_20 g/L的氯化钙溶液中，并加入5-20 mL环己烷，而后缓慢添加0.2-0.6 g海藻酸钠，室温下充分搅拌1_5 h，然后沉淀24 h，待其分层后取所得下层沉淀，干燥，即得所述吸附剂;其中，所述细菌溶液在600nm波长处的吸光度为2-5 L/(g.cm)0
[0007]所述吸附剂的使用方法是在萃取发酵制备丁醇时，在每1mL发酵液中加入1-1Og所述吸附剂。
[0008]本发明吸附剂以发酵细菌为模板，使海藻酸钠在氯化钙的二价阳离子作用下进行交联，制造出与细菌大小相似的孔洞，可在发酵过程中有效的吸附细菌。同时，由于所得吸附剂密度比水大，在发酵搅拌过程中不容易被搅起而与萃取层接触，避免了发酵过程中细菌与对微生物有毒性的萃取剂接触，因而能使发酵和萃取同时进行。
[0009]总之，本发明针对现有丁醇萃取过程中存在的萃取剂毒性问题，提供了一种吸附有发酵细菌、能辅助丁醇萃取发酵的吸附剂，其不仅可避免萃取过程中细菌因萃取剂毒性而失活的现象，解决目前萃取发酵中只能采用油醇等价格高昂、无微生物毒性的萃取剂进行溶剂萃取的问题，使各种萃取剂均可用于丁醇发酵，还可减少产物丁醇对细菌的抑制作用，提高丁醇产量，为丁醇燃料的生产提供重要的技术支撑。
【附图说明】
[0010]图1为本发明所得吸附剂的SEM图。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
[0012]实施例1
将lmL、600nm波长处吸光度为5 lV(g.cm)的细菌溶液加入到10 mL、浓度为5 g/L的氯化钙溶液中，并加入5 mL环己烷，而后缓慢添加0.2 g海藻酸钠，室温下充分搅拌I h，然后沉淀24 h，待其分层后取所得下层沉淀，干燥，即得吸附剂。
[0013]实施例2
将5mL、600nm波长处的吸光度为3 lV(g.cm)的细菌溶液加入到10 mL、浓度为10 g/L的氯化钙溶液中，并加入10 mL环己烷，而后缓慢添加0.4 g海藻酸钠，室温下充分搅拌3 h，然后沉淀24 h，待其分层后取所得下层沉淀，干燥，即得吸附剂。
[0014]实施例3
将10mL、600nm波长处的吸光度为2 lV(g.cm)的细菌溶液加入到10 mL、浓度为20 g/L的氯化钙溶液中，并加入20 mL环己烷，而后缓慢添加0.6 g海藻酸钠，室温下充分搅拌5 h，然后沉淀24 h，待其分层后取所得下层沉淀，干燥，即得吸附剂。
[0015]图1为所得吸收剂的SEM图。由图中可以看出，吸附剂结构中富有微米级的孔洞和凹槽，有利于细菌吸附。
[00?6]将按实施例2所述方法制备的吸附剂进行实验。实验采用C.Acetobutyric_%l酵细菌;所用培养液是在100重量份的水中加入5.5重量份葡萄糖，0.01重量份酵母提取物、
0.05重量份磷酸二氢钾、0.05重量份磷酸氢二钾、0.22重量份醋酸铵、0.001重量份硫酸锰、
0.001重量份七水硫酸铁、0.001重量份氯化钠，0.02重量份七水硫酸镁、0.0001重量份维生素B混合配制而成。在37°C、厌氧条件下发酵培养16小时，并以环己烷为萃取剂，比较加入吸附剂的实验组与未加吸附剂的对照组的反应现象。
[0017]结果显示，发酵培养过程中，加入吸附剂的实验组细菌生长良好，发酵液不透光，且萃取剂层有大量气泡生成，而未加入吸附剂的对照组中细菌没有生长，也无气体生成。由于可以看出，采用本发明吸附剂可有效避免发酵萃取过程中细菌因萃取剂的毒性而失活的现象发生。
[0018]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种辅助丁醇萃取发酵的吸附剂，其特征在于:所述吸附剂以氯化钙、海藻酸钠为原料，经阳离子交联制备而成，且吸附剂中吸附有发酵所用的细菌。2.一种如权利要求1所述吸附剂的制备方法，其特征在于:将1-1OmL细菌溶液加入到10 mL、浓度为5-20 g/L的氯化钙溶液中，并加入5_20 mL环己烷，而后缓慢添加0.2-0.6 g海藻酸钠，室温下充分搅拌1-5 h，然后沉淀24 h，待其分层后取所得下层沉淀，干燥，即得所述吸附剂。3.根据权利要求2所述吸附剂的制备方法，其特征在于:所述细菌溶液在600nm波长处的吸光度为2-5 L/(g.cm)ο4.一种如权利要求1所述吸附剂的使用方法，其特征在于:萃取发酵时，每1mL发酵液中加入1-1Og所述吸附剂。
【文档编号】B01J20/30GK105969810SQ201610305865
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】叶卓亮, 黎才杰
【申请人】福州大学