将乙醇转化为乙酸的同时产甲烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乙酸的制备方法，具体涉及一种利用共生微生物将乙醇转化为乙酸的同时产甲烷的方法。
【背景技术】
[0002]乙酸是一种重要的有机化工原料和化学反应中的溶剂，可广泛应用于农药、医药、合成材料及化纤等工业，在国民经济中占有相当重要的作用。乙酸的生产方法包括乙醛氧化法、甲醇羰基合成法(CN103370297A)、乙醇氧化法、乙烯氧化法(CN1122131A)及微生物发酵法(CN102703532A，CN103540619A)。
[0003]乙醛氧化法是一种二步氧化法，即乙烯氧化形成乙醛和乙醛氧化形成乙酸。由于这种方法中在氧化乙烯时起作用的Pd离子不能氧化产生出的乙醛，所以两个氧化步骤使用的催化剂不相同。因此，由此方法直接合成乙酸是困难的。甲醇羰基合成法其缺陷是用于此方法的催化剂铑的成本极为昂贵，且反应器腐蚀严重。
[0004]利用乙酸杆菌属细菌有氧发酵制备乙酸。在氧气充足的情况下，这些细菌能够从含有酒精的食物中生产出乙酸。做法是将乙酸菌属的细菌接种于稀释后的酒精溶液并保持一定温度，放置于一个通风的位置，在几个月内就能够变为醋。工业生产醋的方法通过提供氧气使得此过程加快。但是该方法没有充分利用乙醇中储存的能量。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提供一种共生微生物将乙醇转化为乙酸的同时产甲烷的方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种将乙醇转化为乙酸的同时产甲烷的方法，其特征在于:本发明利用Geobacterme talIireducens热Me thanobac terium palus ire混合功能微生物将乙醇转化为乙酸的同时产甲烧，将活化的 feoAacier和活化的 Methanobacterium palustre
共生微生物加入到脱氧含乙醇的培养基中，Geobac ter me tallireducensW谢乙醇产生乙酸的同时产生H+和电子，产生的H +和电子转移到Me thanobac teri um palus ire胞内，Methanobacterium在胞内利用产生的H+及电子将二氧化碳还原为甲烧。
[0007]优选地，其中电活性产乙酸菌为Geobacter metalIireducens0
[0008]优选地，其中电活性产甲烧菌为Me thanobac teri um palus tre.、其他H2/002单一营养型电活性产甲烷菌或混合电活性产甲烷菌。
[0009]优选地，其中所述电活性产乙酸菌培养基I成分为(每升溶液含):柠檬酸铁13.7g ；NaHCO3 2.5 g ；NH4Cl 0.25 g ；NaH2PO4.H2O 0.6 g ；KC12 0.1 g ；CH3COONa 6.8 g ；Wolfe微量维生素溶液10 mL ；Wolfe微量矿物元素溶液10 mL ；pH=7.0。
[0010]优选地，其中所述电活性产乙酸菌培养基2成分为(每升溶液含):柠檬酸铁13.7g ；NaHCO3 2.5 g ；NH4Cl 0.25 g ；NaH2PO4.Η20 0.6 g ；KC12 0.1 g ；CH3CH2OH 0.92 ；ffolfe 微量维生素溶液10 mL ；Wolfe微量矿物元素溶液10 mL ；pH=7.0。
[0011]Wolfe微量维生素溶液组成:生物素2.0 mg;叶酸2.0 mg;维生素B6盐酸盐10.0 mg ;盐酸硫胺素5.0 mg ;核黄素5.0 mg ;烟酸5.0 mg ;D_泛酸妈5.0 mg ;维生素B120.1 mg ;对氨基苯甲酸5.0 mg ;硫辛酸5.0 mg ;去离子水1.0 L。
[0012]Wolfe微量矿物元素溶液组成:氨三乙酸1.5 g ；MgS04.7H20 3.0 g ；MnSO4.H2O
0.5 g ；NaCl l.0g ；FeS04.7H20 0.1 g ；CoCl2.6H20 0.1 g ；CaCl2 0.1 g ；ZnSO4.7H20 0.1g ；CuSO4.5H20 0.01 g ;A1K (SO4)2.12H20 0.01 g ；H3BO3 0.01 g ；Na2MoO4.2H20 0.01 g ;去离子水1.0 Lo
[0013]电活性产甲烷菌基础培养基成分为(每升溶液含):Pfennig无机盐溶液5.0 mL ；Pfennig微量元素溶液0.1 mL ;刃天青0.0001 g ；B-vitamin溶液0.5 mL;澄清的瘤胃液5.0 mL ;碳酸氢钠溶液 7.0 mL ；1.25% cysteine -HCl -1.25%Na2S.9H20 2.0 mL。
[0014]Pfennig 无机盐溶液组成(g/L):KH2PO4 10.0 ；MgCl2.6H20 6.6 ；NaCl 8.0 ；NH4Cl8.0 ；CaCl2.2H20 1.0。
[0015]Pfennig 微量元素溶液组成(g/L):ZnS04.7Η20 0.1 ；MnCl2.4Η20 0.03 ；H3BO3 0.3 ；CoCl2.6H20 0.2 ；CaCl2.2H20 0.01 ；NiCl2.6H20 0.02 ；Na2MoO4.2H20 0.03; FeCl2.4H20
1.5。
[0016]B-vitamin溶液组成(mg/100 mL):烟酸2.0 ;维生素B12 2.0 ;硫胺素1.0 ;对氨基苯甲酸1.0;维生素86 5.0;泛酸0.5。
[0017]碳酸氢钠溶液(g/L):50.0。
[0018]1.25% cysteine -HCl -1.25%Na2S.9H20 溶液组成(g/L) -cysteine ?HC1 12.5 ；Na2S.9H20 12.5 ;脱氧去离子水配制。
[0019]澄清的瘤胃液制备:从牛瘤胃物适量，用400目的尼龙筛网过滤获取滤液，滤液IXlO4 rpm离心10 min，取上清液。
[0020]优选地，其中在250 mL三角瓶中放入50 mL电活性产乙酸菌培养基1，N2/C02(80:20，V/V)混合气脱氧后接种电活性产乙酸菌，然后置换入体积比为20:80的&/0)2的混合气体，在35°C培养一定时间后以9000 rpm离心10 min收集菌体，用含有5 mmol/L MgCl2且pH=7.0的20 mmol/L磷酸盐缓冲液洗涤菌体两次，然后将菌体分散到无氧气、灭菌的、未使用过的所述电活性产乙酸菌培养基I中。
[0021]优选地，其中在250 mL三角瓶中放入50 mL电活性产甲烷菌基础培养基，N2/C02(80:20，V/V)混合气脱氧后接种电活性产甲烷菌，然后置换入体积比为20:80的H2/C02的混合气体，在35°C培养一定时间后以9000 rpm离心10 min收集菌体，用含有5 mmol/L MgCl2且pH=7.0的20 mmol/L磷酸盐缓冲液洗涤菌体两次，然后将菌体分散到无氧气、灭菌的、未使用过的所述电活性产甲烷菌基础培养基中。
[0022]本发明具有如下有益效果:本发明的方法无需使用昂贵的铂催化剂，成本低