一种提高丁酸发酵水平的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高丁酸发酵水平的方法，涉及丁酸发酵技术领域。本发明专利技术在丁酸发酵体系中添加适量的渗透压保护剂，保护菌体细胞在高产物和高金属离子浓度时的渗透压，维持菌体菌体活力，实现丁酸的浓度与产量的提高，降低发酵单位能耗，提高生产效率。结果显示，使用甘露醇作为保护剂，浓度为3g/L时对发酵有提升作用，使用海藻糖效果不明显，使用甜菜碱浓度5g/L时发酵效能略有提升。

A method of improving butyric acid fermentation level

【技术实现步骤摘要】
一种提高丁酸发酵水平的方法
本专利技术属于丁酸发酵
，具体涉及一种提高丁酸发酵水平的方法。
技术介绍
产丁酸菌为厌氧培养，发酵环境如有氧气存在菌体将不会生长，甚至死亡；另外菌体对生长最佳pH要求严格，若偏离最佳pH则可能得不到目标产物。常见的丁酸菌发酵为三级发酵，各阶段的发酵工艺包括：一级种子培养工艺：温度37℃，厌氧，转速200rpm，pH自然，培养时间20～24h；二级种子培养：温度37℃，转速200rpm，培养周期10～24h，orp控制-300到-500，pH控制在5.90；发酵培养：温度37℃，转速150～200rpm，培养周期40～50h，orp控制-400到-500，pH控制在5.90；发酵结束检测丁酸含量，根据丁酸浓度投加适量的钠盐或钙盐得到丁酸盐。目前发酵水平仍存在发酵效率偏低，成本偏高的问题，工业化水平不高，产物浓度低，副产物较多，且在发酵到40小时以后产物浓度增加缓慢，底物培养基还未完全耗尽。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种提高丁酸发酵水平的方法，在丁酸发酵体系中添加适量的渗透压保护剂，保护菌体细胞在高产物和高金属离子浓度时的渗透压，维持菌体菌体活力，实现丁酸的浓度与产量的提高，降低发酵单位能耗，提高生产效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种提高丁酸发酵水平的方法，在丁酸发酵过程中向发酵培养基中添加渗透压保护剂，所述渗透压保护剂的添加量为1～5g/L。优选的，所述渗透压保护剂的种类包括甘露醇、海藻糖或甜菜碱。优选的，当甘露醇为所述渗透压保护剂时，所述渗透压保护剂向所述发酵培养基中的添加量为3g/L。优选的，当甜菜碱为所述渗透压保护剂时，所述渗透压保护剂向所述发酵培养基中的添加量为5g/L。本专利技术提供了一种提高丁酸发酵水平的方法，在丁酸发酵体系中添加适量的渗透压保护剂，保护菌体细胞在高产物和高金属离子浓度时的渗透压，维持菌体菌体活力，实现丁酸的浓度与产量的提高，降低发酵单位能耗，提高生产效率。本专利技术所述渗透压保护剂是低分子量的有机化合物，主要用于对渗透压力的反应，除对渗透压的调节外，还可以清除体内的ROS，帮助代谢解毒等。本专利技术所述渗透压保护剂通常存在于细胞质中，通过减少细胞渗透势抑制细胞渗透失衡，并且维持细胞膨胀压，在低水势和高离子压的环境下，保护或取代蛋白质表面的水膜，稳定蛋白质和膜的结构。在本专利技术实施例中，使用甘露醇作为保护剂，浓度为3g/L时对发酵有提升作用；使用甜菜碱浓度5g/L时发酵效能略有提升。具体实施方式本专利技术提供了一种提高丁酸发酵水平的方法，在丁酸发酵过程中向发酵培养基中添加渗透压保护剂，所述渗透压保护剂的添加量为1～5g/L。本专利技术对所述丁酸发酵的方法并没有特殊限定，优选为三级发酵，包括试管培养、三角瓶深层培养、种子罐扩大培养(两级扩大)和发酵。本专利技术对所述丁酸发酵过程中所使用的培养基并没有特殊限定，利用本领域的常规丁酸发酵用培养基即可。本专利技术所述方法仅对在发酵罐中进行的发酵反应进行改进，即将二级种子液接种到发酵罐中后，向所述发酵罐中添加渗透压保护剂，所述渗透压保护剂优选包括甘露醇、海藻糖或甜菜碱。在本专利技术中，当甘露醇为所述渗透压保护剂时，渗透压保护剂向所述发酵培养基中的添加量优选为3g/L；当甜菜碱为所述渗透压保护剂时，渗透压保护剂向所述发酵培养基中的添加量优选为5g/L。在本专利技术中，在丁酸发酵体系中，随着发酵的不断进行，会产生高浓度的产物以及高浓度的金属离子，从而造成渗透压的变化，向所述丁酸发酵体系中添加本专利技术所述渗透压保护剂，可以保护菌体细胞在高产物和高金属离子浓度时的渗透压，维持菌体菌体活力，实现丁酸的浓度与产量的提高，降低发酵单位能耗，提高生产效率；且本专利技术所述渗透压保护剂均为低分子量的有机化合物，主要用于对渗透压力的反应，除对渗透压的调节外，还可以清除体内的ROS，帮助代谢解毒等；所述渗透压保护剂可以存在于细胞质中，通过减少细胞渗透势抑制细胞渗透失衡，并且维持细胞膨胀压，在低水势和高离子压的环境下，保护或取代蛋白质表面的水膜，稳定蛋白质和膜的结构。下面结合实施例对本专利技术提供的提高丁酸发酵水平的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1丁酸菌进行试管培养、三角瓶深层培养、种子罐扩大培养：将试管中的丁酸梭菌接入至500mL(装量为200mL)的种子培养基中，在温度为37℃，厌氧条件下于培养10～20h；将经过三角瓶培养后的丁酸菌按1％的接种量投入15L种子罐中进行扩大培养；二级种子培养10～20小时后移种发酵。摇瓶种子培养基(质量百分含量)：酵母浸粉1％、蛋白胨0.5％、可溶性淀粉0.1％、葡萄糖0.5％、氯化锰0.01％、氯化钠0.05％和乙酸钠0.3％，余量为水。一级、二级种子培养基(质量百分含量)：酵母浸粉1％、蛋白胨0.5％、可溶性淀粉0.5％、葡萄糖1％和氯化钠0.05％，余量为水。发酵培养基(质量百分含量)：葡萄糖2％、淀粉0.5％、玉米淀粉0.5％、硫酸铵0.1％、蛋白胨0.5％、酵母粉0.2％、磷酸二氢钾0.2％、碳酸钙0.2％、硫酸镁0.07％、硫酸锰0.02％和消泡剂0.1％，余量为水。发酵基础培养基在原有配方不变的情况下，添加渗透压保护剂甘露醇发酵液初始渗透压为230mosm/Kg，并设置不同浓度的对比，结果如表1所示。表1甘露醇对发酵的影响实施例2除渗透压保护剂不同外，其余条件均与实施例1相同，本实施例中添加的渗透压保护剂为海藻糖，结果如表2所示。表2海藻糖对发酵的影响实施例3除渗透压保护剂不同外，其余条件均与实施例1相同，本实施例中添加的渗透压保护剂为甜菜碱，结果如表3所示。表3甜菜碱对发酵的影响综上可知，本专利技术所提供的渗透压保护剂，对发酵有一定的提升作用。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高丁酸发酵水平的方法，其特征在于，在丁酸发酵过程中向发酵培养基中添加渗透压保护剂，所述渗透压保护剂的添加量为1～5g/L。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高丁酸发酵水平的方法，其特征在于，在丁酸发酵过程中向发酵培养基中添加渗透压保护剂，所述渗透压保护剂的添加量为1～5g/L。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述渗透压保护剂的种类包括甘露醇、海藻糖或甜菜碱。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄百勇，曹华伟，杨守锋，吕向云，李冰，黄小毛，李学成，远万里，
申请(专利权)人：驻马店华中正大有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41