一种提高丁酸产率的发酵方法

技术领域

本发明属于丁酸发酵技术领域，尤其涉及一种提高丁酸产率的发酵方法。

背景技术

丁酸(butyric acid）是一种平台化合物，广泛应用于食品、化工、制药等行业，每年全球市场需求量约 80000t。目前丁酸生产主要有两种方式：化学合成法与微生物发酵法，化学合成法产量高、产品专一性好，但生产操作在高温高压条件下进行、且使用不可再生的化石原料，成本非常高，微生物发酵法也可以生产丁酸，因为其使用生物质原料是碳中性的，相对于化学合成法、发酵法在缓解全球气候变暖和温室效应，使用可再生资源等方面具有巨大的优势，但现有发酵培养方法丁酸的产率很低，发酵生产水平停滞不前。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高丁酸产率的发酵方法，在原有的常规丁酸微生物发酵的基础上使丁酸的得率增加9.9%。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高丁酸产率的发酵方法，包括种子生长培养阶段和发酵培养阶段，在发酵培养阶段，向发酵前期的培养基中添加辅因子丁酸合成前体物质丁酰COA，在发酵培养基中添加发酵促进剂乳酸脱氢酶，丁酰COA的添加量0.001-0.005g/L，乳酸脱氢酶 0.01g/L-0.1g/L，该菌体利用葡萄糖经过糖酵解途径，产丁酸，但发酵过程中会有乳酸积累，导致丁酸含量低，副产物较多，添加乳酸脱氢酶等可以促进乳酸向丁酸的转化。

进一步的，所述种子生长培养阶段所用的每升培养基组成包括葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH

进一步的，所述发酵培养阶段每升发酵培养基包括碳源50~60g/L、有机氮源2~8g/L、(NH

本发明具有的优点是：由于在丁酸发酵过程中，发酵前期的培养基中添加辅因子丁酸合成前体物质丁酰COA，由于在发酵前期的培养基中和用于合成丁酸的中间代谢物质中均有细菌的存在，提前添加前体物质作为一种诱导剂，作用为诱导细菌代谢走产丁酸途径，利于后期丁酸产量的提高，且菌体利用葡萄糖经过糖酵解途径产丁酸，但发酵过程中会有乳酸积累，导致丁酸含量低，副产物较多，添加乳酸脱氢酶可以促进乳酸向丁酸的转化，另外在发酵培养基中添加发酵促进剂，缩短了丁酸的发酵周期，同时提高了丁酸的转化率，使得最后丁酸的得率增加9.9%。

具体实施方式

实施例

一种提高丁酸产率的发酵方法，包括种子生长培养阶段和发酵培养阶段，在发酵培养阶段，向发酵前期的培养基中添加辅因子丁酸合成前体物质丁酰COA，在发酵培养基中添加发酵促进剂乳酸脱氢酶，丁酰COA的添加量0.001-0.005g/L，乳酸脱氢酶 0.01g/L-0.1g/L，该菌体利用葡萄糖经过糖酵解途径，产丁酸，但发酵过程中会有乳酸积累，导致丁酸含量低，副产物较多，添加乳酸脱氢酶等可以促进乳酸向丁酸的转化；所述种子生长培养阶段所用的每升培养基组成包括葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH

效果实验

对于辅因子及金属离子添加量的有效性进行摇瓶实验确定，在小试验证添加时机的验证。

对 照：原有正常培养基培养种子罐及发酵罐，发酵结束分别测定丁酸含量；

实验一：种子罐正常培养，通过向发酵培养基中直接添加某发酵辅因子（例如丁酸合成前体物质）或者某金属离子（例如锰离子、镁离子、锌离子），发酵结束分别测定丁酸含量；

实验二：种子罐正常培养，发酵罐发酵前期添加该发酵辅因子或者该金属离子，发酵结束分别测定丁酸含量；

实验三：种子罐正常培养，发酵罐发酵中期添加该发酵辅因子或者该金属离子促进剂，发酵结束分别测定丁酸含量；

实验四：种子罐正常培养，根据前三次实验，且考虑到操作方便性及可行性，确定添加辅因子及金属离子时期。

实验结果见表1