糖酸濃度和產(chǎn)率高，便于后續(xù)分離和純化。
[0030](3)本發(fā)明以木質(zhì)纖維素為原料高效發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖酸，可以借鑒現(xiàn)有纖維乙醇生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)從木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸及其鹽類化合物，實現(xiàn)基于木質(zhì)纖維素的大宗精細化學(xué)品生物煉制。
【【附圖說明】】
[0031]圖1實施例1發(fā)酵過程曲線；
[0032]圖2實施例2發(fā)酵過程曲線
【【具體實施方式】】
[0033]以下提供本發(fā)明一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法的【具體實施方式】。
[0034]實施例1
[0035]將烘干的玉米秸桿與5% (w/w)濃度的稀硫酸溶液以2: I的質(zhì)量比混合均勻，于190°C、1.2MPa的條件下預(yù)處理3min ;預(yù)處理后將物料pH值調(diào)節(jié)到5.5，接入培養(yǎng)好的生物脫毒菌種Amorphotheca resinae ZNl (CGMCC7452),于25°C的條件下靜置培養(yǎng)7d ;然后將脫毒后的物料加入反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)固體含量至25% (w/w)，加入纖維素酶(用量為15FPU/gDM)，于50°C、150rpm的條件下糖化48h，糖化過程中用5M氫氧化鈉控制pH在4.8。得到的玉米秸桿水解液中葡萄糖的濃度為71.42g/L。玉米秸桿水解液經(jīng)過1000rpm離心1min后作為培養(yǎng)基，以10%接種量接入黑曲霉(Aspergillus niger M276，購自上海市工業(yè)微生物研究所菌種保藏中心)種子培養(yǎng)液，30°C液態(tài)發(fā)酵96h，轉(zhuǎn)速200rpm，發(fā)酵液中葡萄糖酸濃度為70.6g/L，葡萄糖酸得率達到98%。
[0036]實施例2
[0037]將烘干的玉米秸桿與5% (w/w)濃度的稀硫酸溶液以2: I的質(zhì)量比混合均勻，于190°C、1.2MPa的條件下預(yù)處理3min ;將預(yù)處理后的物料直接加入到反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)固體含量至25% (w/w)，加入纖維素酶(用量為15FPU/gDM)，于50°C、150rpm的條件下糖化48h，糖化過程中用5M氫氧化鈉控制pH在4.8。得到的玉米秸桿水解液中葡萄糖的濃度為75.36g/L。玉米秸桿水解液經(jīng)過1000rpm離心1min后作為培養(yǎng)基，以10%接種量接入黑曲霉(Aspergillus niger M276,購自上海市工業(yè)微生物研究所菌種保藏中心)種子培養(yǎng)液，30°C液態(tài)發(fā)酵168h，轉(zhuǎn)速200rpm，發(fā)酵液中葡萄糖酸濃度為79.04g/L，對葡萄糖的轉(zhuǎn)化率為95%。
[0038]本發(fā)明所涉及的纖維質(zhì)原料不限于玉米秸桿，還可以為麥秸、稻草、木屑、能源植物或者林業(yè)廢棄物中的一種；木質(zhì)纖維素處理物選自采用稀酸、蒸汽膨爆、液氨膨爆、生物法預(yù)處理后的麥秸、稻草、木屑、能源植物、林業(yè)廢棄物中的一種。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，以木質(zhì)纖維素為原料低成本高效生產(chǎn)葡萄糖酸，具體地說是首先進行木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理，得到的原料進行脫毒或者不脫毒，然后經(jīng)過以下兩種途徑生產(chǎn)葡萄糖酸:一、用纖維素酶酶解處理后的原料得到糖化液，然后接入葡萄糖酸生產(chǎn)菌株進行葡萄糖酸發(fā)酵；二、將處理后的原料、纖維素酶和葡萄糖酸生產(chǎn)菌株同時加入反應(yīng)器中，通過同步糖化與發(fā)酵的方式生產(chǎn)葡萄糖酸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，其具體步驟為: (1)木質(zhì)纖維素預(yù)處理: 木質(zhì)纖維素預(yù)處理包括稀酸預(yù)處理，蒸汽爆破，氨纖維爆破、液氨膨爆、亞硫酸鹽預(yù)處理、堿法預(yù)處理、機械磨碎預(yù)處理、生物預(yù)處理；優(yōu)選稀酸預(yù)處理方法，稀酸預(yù)處理是指稀硫酸溶液浸潤物料，然后在180?20(TC下維持I?lOmin，破壞木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，從而有利于后續(xù)酶解過程； (2)利用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)黑曲霉: 40?80g/L葡萄糖,0?lg/L硫酸鎂,0?2g/L磷酸二氫鈉,0?2g/L的磷酸二氫鉀，O?2g/L的硫酸錳，液體培養(yǎng)黑曲霉25?40°C，50?500rpm，培養(yǎng)為12?48h，菌體濃度達到I?3g/L。培養(yǎng)的黑曲霉用于液體或固體發(fā)酵基質(zhì)的進一步培養(yǎng)或發(fā)酵； (3)固態(tài)生物脫毒: 調(diào)節(jié)木質(zhì)纖維素物料pH和含水量后,接入脫毒霉菌Amorphotheca resinaeZNl,保藏編號CGMCC7452，固態(tài)培養(yǎng)特征在于培養(yǎng)溫度20?35°C，物料含水量為30?70%，物料PH4.5?6.5。脫毒所脫除的化合物包括甲酸、乙酸、糠醛、羥甲基糠醛等； (4)葡萄糖酸的生產(chǎn): 向發(fā)酵罐中同時加入脫毒或者未脫毒的木質(zhì)纖維素原料和纖維素酶，用水調(diào)節(jié)固體含量，在50°C，pH4.8的條件下糖化48?96h，對糖化后的漿液進行固液分離，獲得上清液，即木質(zhì)纖維素酶解液；把液體培養(yǎng)好的黑曲霉菌種，接種于水解液中發(fā)酵； 或者將液體培養(yǎng)獲得的黑曲霉菌種、木質(zhì)纖維素原料(脫毒或者未脫毒)和纖維素酶同時加入到反應(yīng)器中，在30?50°C，pH4?6的條件下同步糖化與發(fā)酵木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)葡萄糖酸，發(fā)酵時間為72?120h。
3.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(I)中，所述的木質(zhì)纖維素原料包括玉米秸桿、小麥桿、稻草、棉花桿、能源植物、木頭、木屑、廢紙、農(nóng)林業(yè)廢棄物等一種或幾種的混合。
4.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，如果選用抑制物耐受性強的葡萄糖酸生產(chǎn)菌，則步驟(3)，即對木質(zhì)纖維素原料的脫毒處理可以省略。
5.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，如果選用抑制物耐受性較差的葡萄糖酸生產(chǎn)菌，則預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素原料需經(jīng)過脫毒處理，脫除預(yù)處理過程中產(chǎn)生的抑制物，包括有機酸類化合物，脫毒方法包括但不限于生物脫毒、水洗、過堿處理(Overliming)、活性炭吸附、離子吸附，優(yōu)選生物脫毒。
6.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，所述的木質(zhì)纖維素在發(fā)酵罐中的質(zhì)量分數(shù)為10?40%，纖維素酶為5?30FPU/g DM,發(fā)酵溫度30?50°C。
7.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，生產(chǎn)葡萄酸的菌株主要有黑曲霉、青霉、葡萄糖氧化桿菌等，其中黑曲霉更適合于利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)葡萄糖酸。
8.如權(quán)利要求2所述的一種生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生產(chǎn)葡萄糖酸的方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，發(fā)酵生成的葡萄糖酸，包括游離態(tài)的葡萄糖酸，以及調(diào)節(jié)發(fā)酵pH所生成的葡萄糖酸鹽。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用黑曲霉生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素高效生產(chǎn)葡萄糖酸的方法。提供的方法具體涉及，將培養(yǎng)好的黑曲霉接種于木質(zhì)纖維素水解液中發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖酸，發(fā)酵96小時后葡萄糖酸濃度可達80g/L；或者將液體培養(yǎng)好的黑曲霉、木質(zhì)纖維素原料和纖維素酶同時加入反應(yīng)器中，進行同步糖化與發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖酸。本發(fā)明具有時間短、效率高的特點，而且木質(zhì)纖維素原料來源廣泛且價格低廉，具有非常廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。
【IPC分類】C12P7-58
【公開號】CN104805137
【申請?zhí)枴緾N201410034928
【發(fā)明人】鮑杰, 張宏森, 張建
【申請人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年1月24日