一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株及其生产方法技术

本发明专利技术公开一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株及其生产方法，该菌株为产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillus succinogenes）PZ，保藏编号为：CCTCC NO:M2016396。本发明专利技术的产琥珀酸放线杆菌能够利用高浓度的木糖母液发酵生产丁二酸，丁二酸产量最高可达95g/L，丁二酸产率最高为85%。本发明专利技术的方法成本低、产量高，工艺简单，实现了对木糖母液高效资源化利用，对资源的优化和环境保护方面具有重要的意义。

Strain for producing succinic acid by xylose mother liquor and production method thereof

The invention discloses a succinic acid production by using xylose strain and its production method, the strain of Actinobacillus succinogenes (Actinobacillus succinogenes) PZ, a preservation number of CCTCC NO:M2016396. The succinic acid producing Actinomyces produced by the invention can produce succinic acid by using high concentration xylose mother liquor, the production of succinic acid is up to 95g/L, and the yield of succinic acid is 85%. The method of the invention has the advantages of low cost, high yield, simple process, high efficiency and resourceful utilization of xylose mother liquor, and great significance for the optimization of resources and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业微生物发酵
，具体涉及一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株及其生产方法。
技术介绍
丁二酸(Succinicacid)，又称琥珀酸(butanedioicacid)，是一种常见的天然有机酸，最初1546年由Georgius从琥珀中分离发现，因而得名。丁二酸的分子式为C4H6O4，分子量为118.09，味酸，相对密度为1.572，熔点为188℃，沸点235℃(分解温度)。丁二酸一种重要的C4平台化合物，是1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、己二酸等重要大宗化学品和专用化学品的基本原料，广泛应用于食品、塑料、医药、香料等工业，可以取代苯合成250种以上的化工产品。其中最具有发展前景的领域为合成塑料，它是合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙二醇丁二酸酯(PES)、聚丙二醇丁二酸酯(PPS)等可生物降解高分子材料的主要原料。目前，丁二酸的主要生产方法是以石油为原料化学法合成，不仅需要消耗大量不可再生的石化原料，生产成本较高，而且环境污染严重。与化学合成法相比，微生物发酵法具有以下优点：(1)原料为价格低廉、可再生的生物质资源；(2)发酵过程中可吸收大量CO2，绿色环保；(3)发酵条件温和。因此，微生物发酵法近年来备受瞩目，成为近年来国内外的研究热点。目前，有关发酵生产丁二酸的所用的原料除葡萄糖外，主要为粮食原料，如美国Argonne实验室进行了玉米生产丁二酸研究，日本味之素和三菱化学公司共同联合开展以玉米淀粉为原料发酵生产丁二酸的研究。但由于近几年粮食原料的生物工业的蓬勃发展，粮食出现短缺，价格上涨趋势明显，此外过度依赖粮食也会影响国家的粮食安全，所以使用价格低廉的农业废弃物为原料进行丁二酸发酵是降低丁二酸生产成本的关键之一。非粮淀粉原料(木薯、芭蕉芋、浮萍等)、甘蔗糖蜜、乳清及纤维素等被用来生产丁二酸。目前，与化学合成法相比，微生物发酵生产丁二酸的成本仍然偏高，需要进一步探索更为低廉的原料。木糖母液是以玉米芯、甘蔗渣等纤维素原料提取木糖过程中产生的副产物，价格十分低廉。通常状况下，每生产1吨结晶木糖可产生1.5吨的木糖母液。木糖母液中含有高达60％左右的混合糖，主要是木糖、阿拉伯糖及少量的葡萄糖，具有较强的开发应用潜力。中国专利CN104789606A公开了一种利用木糖母液发酵生产丁二酸的方法，其利用重组大肠杆菌(E.coli)发酵木糖母液发酵生产丁二酸的方法，发酵过程中需要对木糖母液进行脱毒预处理，不仅增加了生产成本，而且预处理过程会造成糖类损失。此外，所采用的菌种为大肠杆菌基因工程菌株，存在菌株不稳定性及发酵过程产生内毒素等缺点，限制了其应用范围。中国专利201010310881.0公开了一种利用农作物秸秆发酵生产丁二酸的方法，以秸秆酶解液和木糖母液的混合液作为碳源发酵生产丁二酸，由于秸秆酶解液制备需要经过碱煮、分离、酶解等步骤，工艺复杂，酶解时间长，成本高，而且木糖母液使用的量少，浓度低，木糖母液的利用率不高。中国专利200910089501.0公开了一种利用玉米芯生产丁二酸的方法，利用玉米芯水解分离得到的第一糖液、第二糖液或第一糖液的母液中的一种或多种，采用丁二酸生产菌株进行发酵得到丁二酸。当采用第一糖液的母液进行发酵时，丁二酸的产率仅为5.46％，产率极低，不能达到工业化生产的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有丁二酸发酵生产中原料成本高、产量低、工艺复杂的问题，提供一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株及其生产方法，本专利技术的方法成本低、产量高，工艺简单，丁二酸产量最高可达95g/L，丁二酸产率最高为85％。本专利技术通过以下技术方案实现：一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株，该菌株为产琥珀酸放线杆菌(Actinobacillussuccinogenes)PZ，保藏编号为：CCTCCNO:M2016396。本专利技术产琥珀酸放线杆菌(Actinobacillussuccinogenes)PZ，保藏日期为2016年7月19日，保藏单位全称为中国典型培养物保藏中心，简称为CCTCC，保藏单位地址：中国武汉武汉大学，保藏编号为CCTCCNO:M2016396。本专利技术还提供一种利用木糖母液发酵产丁二酸的方法，包括应用保藏编号为CCTCCNO:M2016396的产琥珀酸放线杆菌发酵生产丁二酸。运用本专利技术得到的产琥珀酸放线杆菌，将木糖母液发酵生产丁二酸的方法，包括以下步骤：将平板上的产琥珀酸放线杆菌PZ单菌落接入种子培养基中，在厌氧培养箱或普通培养箱中36-38℃培养16-20h，菌数达3亿以上，再按照5％(V/V)接种量进行二级扩繁培养8h，菌数达3亿以上，即得到液态种子；按5-15％(V/V)的接种量将液态种子接种到发酵培养基中，利用pH缓冲剂调节发酵液pH维持在6.5-7.0，在充满N2或CO2的环境中，转速100-200r/min，温度为36-38℃，分批发酵或分批补料发酵30-72h，即得丁二酸。作为本专利技术的进一步说明，所述种子培养基的成分及浓度为：葡萄糖8g/L，酵母粉12g/L，玉米浆4g/L，NaHCO34g/L，NaH2PO49.6g/L，K2HPO41.55g/L。作为本专利技术的进一步说明，分批发酵时所述发酵培养基的成分及浓度为：木糖母液总糖30-100g/L，氮源5-20g/L，磷酸二氢钾2-10g/L，碳酸氢钠2-10g/L，氯化钙0.3-1.0g/L，氯化镁0.3-1.0g/L，所述木糖母液的总糖浓度为50-80％(W:V)。作为本专利技术的进一步说明，分批补料发酵时所述发酵培养基的成分及浓度为：木糖母液初始总糖30-40g/L，氮源5-20g/L，磷酸二氢钾2-10g/L，碳酸氢钠2-10g/L，氯化钙0.3-1.0g/L，氯化镁0.3-1.0g/L，发酵过程中间歇流加总糖浓度为200-300g/L的木糖母液，控制发酵液的总糖为30-35g/L，所述木糖母液的总糖浓度为50-80％(W:V)。作为本专利技术的进一步说明，所述发酵培养基的氮源为玉米浆、酵母粉、大豆粉、花生饼粉中的一种或几种以任意比例混合。作为本专利技术的进一步说明，所述pH调节剂为碱式碳酸镁、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钠中的一种或几种以任意比例混合，总浓度为20-80g/L。作为本专利技术的进一步说明，分批发酵时所述发酵培养基的成分及浓度为：木糖母液总糖40g/L，玉米浆12g/L，磷酸二氢钾6g/L，碳酸氢钠6g/L，氯化钙0.6g/L，氯化镁0.7g/L，所述木糖母液的总糖浓度为60％(W:V)。作为本专利技术的进一步说明，分批补料发酵时所述发酵培养基的成分及浓度为：木糖母液初始总糖40g/L，玉米浆20g/L，磷酸二氢钾10g/L，碳酸氢钠10g/L，氯化钙1.0g/L，氯化镁1.0g/L，发酵过程中间歇流加总糖浓度为300g/L的木糖母液，控制发酵液的总糖为35g/L，所述木糖母液的总糖浓度为80％(W:V)。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术利用工业废弃物木糖母液代替昂贵的葡萄糖或者粮食作物作为碳源发酵生产丁二酸，一方面节约了大量的粮食，保障我国粮食安全，降低生产成本，另一方面实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株，其特征在于，该菌株为产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillus succinogenes）PZ，保藏编号为： CCTCC NO: M2016396。

【技术特征摘要】
1.一种利用木糖母液发酵产丁二酸所用的菌株，其特征在于，该菌株为产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillussuccinogenes）PZ，保藏编号为：CCTCCNO:M2016396。2.一种利用木糖母液发酵产丁二酸的方法，其特征在于，包括利用权利要求1所述的产琥珀酸放线杆菌发酵生产丁二酸。3.一种如权利要求2所述利用木糖母液发酵生产丁二酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：将平板上的产琥珀酸放线杆菌PZ单菌落接入种子培养基中，在厌氧培养箱或普通培养箱中36-38℃培养16-20h，菌数达3亿以上，再按照5%（V/V）接种量进行二级扩繁培养8h，菌数达3亿以上，即得到液态种子；按5-15%(V/V)的接种量将液态种子接种到发酵培养基中，利用pH缓冲剂调节发酵液pH维持在6.5-7.0，在充满N2或CO2的环境中，转速100-200r/min，温度为36-38℃，分批发酵或分批补料发酵30-72h，即得丁二酸。4.根据权利要求3所述利用木糖母液发酵生产丁二酸的方法，其特征在于，所述种子培养基的成分及浓度为：葡萄糖8g/L，酵母粉12g/L，玉米浆4g/L，NaHCO34g/L，NaH2PO49.6g/L，K2HPO41.55g/L。5.根据权利要求3所述利用木糖母液发酵生产丁二酸的方法，其特征在于，分批发酵时所述发酵培养基的成分及浓度为：木糖母液总糖30-100g/L，氮源5-20g/L，磷酸二氢钾2-10g/L，碳酸氢钠2-10g/L，氯化钙0.3-1.0g/L，氯化镁0.3-1.0g/L，所述木糖母液的总糖浓度为50-80%（W:V）。6.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：申乃坤，李亿，王青艳，朱婧，秦艳，
申请(专利权)人：广西科学院，
类型：发明
国别省市：广西;45