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一種利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法與流程

文檔序號:12167443閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,包括如下步驟:

(1)玉米秸稈水解液制備:將玉米秸稈與1wt%的稀硫酸按固液比1g:7-9ml的比例混合均勻,121℃滅菌處理1-2h,調(diào)節(jié)pH至4.7-4.9后加入纖維素酶和木聚糖酶進(jìn)行酶解糖化,獲得玉米秸稈水解液;

(2)玉米秸稈水解液脫毒:將D301陰離子交換樹脂置于三角瓶中,然后加入步驟(1)制備所得的玉米秸稈水解液進(jìn)行搖床震蕩處理,處理結(jié)束后過濾,取濾液備用;

(3)菌種活化:將酪丁酸梭菌Clostridium tyrobutyricum ATCC 25755、菌株Clostridium ljungdahlii ATCC 55380分別接種到液體活化培養(yǎng)基中,37℃厭氧靜置培養(yǎng)1.5-2天,獲得酪丁酸梭菌種子液、菌株Clostridium ljungdahlii種子液;

(4)丁酸發(fā)酵:向步驟(2)所得濾液中添加發(fā)酵培養(yǎng)基,然后接種酪丁酸梭菌種子液于37℃厭氧培養(yǎng)60-72h,獲得丁酸發(fā)酵后的水解液;

(5)合成氣丁醇發(fā)酵:以步驟(4)所得丁酸發(fā)酵后的水解液為基質(zhì),加入儲備液和維生素溶液,然后接種菌株Clostridium ljungdahlii種子液,最后通入合成氣于37℃厭氧培養(yǎng)5-6天即得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(1)中,纖維素酶的用量為15-20U/g秸稈,木聚糖酶的用量為200-220U/g秸稈;酶解糖化的條件為48℃、120-150rpm搖床振蕩48-60h。

3. 根據(jù)權(quán)利要求1 所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(2)具體為:將100g D301陰離子交換樹脂置于500ml三角瓶中,然后加入300ml步驟(1)制備所得的玉米秸稈水解液,在搖床中于28-32℃、120rpm震蕩處理1-1.5h后過濾。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(3)中,酪丁酸梭菌Clostridium tyrobutyricum ATCC 25755使用的液體活化培養(yǎng)基組成為:30g/ L葡萄糖,5g/ L酵母膏,5g/L蛋白胨,6g/L NaC1,3g/L ( NH4)2·SO4,1.5 g/L K2HPO4,0.6g/L MgSO4·7H2O,0.03 g/L FeSO4·7H2O,0.3 g/L L-鹽酸半胱氨酸,0.5mg/L刃天青,pH6.0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(3)中,菌株Clostridium ljungdahlii ATCC 55380使用的活化培養(yǎng)基組成為:0.80g/L NaC1,1.0g/L NH4C1,0.10g/L KCl,0.2g/L MgSO4·7H2O,0.04g CaCl2,0.2g/L KH2PO4,1.0g/L NaHCO3,1.0g/L酵母膏,5.0g/L MES,5.0g/L木糖,0.4g/L L-鹽酸半胱氨酸,10 ml/L微量金屬元素溶液,10 ml/L維生素溶液,0.5mg/L刃天青,pH5.80;其中,

微量金屬元素溶液的配方如下:2.0g/L氨三乙酸,1g/L硫酸錳,0.8g/L硫酸亞鐵銨,0.2g/L氯化鈷,0.2g/L硫酸鋅,0.02g/L氯化銅,0.02g/L氯化鎳,0.02g/L鉬酸鈉,0.02g/L硒酸銨,0.02g/L鎢酸鈉;

維生素溶液的配方如下:10mg/L維生素B6,5 mg/L硫胺素,5 mg/L維生素B2,5 mg/L泛酸鈣,5mg/L硫辛酸,5mg/L對氨基苯甲酸,5 mg/L煙堿酸,5mg/L維生素B12,2mg/L生物素,2mg/L葉酸。

6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(4)中,所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成為:5g/ L 酵母膏,5g/ L蛋白胨,6g/L NaC1,3g/L ( NH4)2·SO4,1.5 g/L K2HPO4,0.6g/L MgSO4·7H2O,0.03 g/L FeSO4·7H2O,0.5mg/L刃天青,pH用10mol/L NaOH溶液調(diào)至6.0。

7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用玉米秸稈水解液耦合合成氣發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法,其特征在于,步驟(5)具體為:向步驟(4)所得丁酸發(fā)酵后的水解液中添加60ml 儲備液和0.8ml維生素溶液,然后接種10%菌株Clostridium ljungdahlii種子液,通入200ml合成氣,于37℃、150rpm厭氧培養(yǎng)5-6天,每天補加100ml合成氣;

所述合成氣中各原料氣的體積百分比為:CO 60%、H2 35%和CO2 5%;

所述儲備液配方如下:1L儲備液中含有20g MES,10ml微量金屬元素溶液,0.2g L-鹽酸半胱氨酸,pH用10mol/L NaOH溶液調(diào)至7.0,經(jīng)0.22μm微孔濾膜過濾;其中,

微量金屬元素溶液的配方如下:2.0g/L氨三乙酸,1g/L硫酸錳,0.8g/L硫酸亞鐵銨,0.2g/L氯化鈷,0.2g/L硫酸鋅,0.02g/L氯化銅,0.02g/L氯化鎳,0.02g/L鉬酸鈉,0.02g/L硒酸銨,0.02g/L鎢酸鈉;

所述維生素溶液的配方如下:10mg/L維生素B6,5 mg/L硫胺素,5 mg/L維生素B2,5 mg/L泛酸鈣,5mg/L硫辛酸,5mg/L對氨基苯甲酸,5 mg/L煙堿酸,5mg/L維生素B12,2mg/L生物素,2mg/L葉酸。

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