阅读说明：本技术 一种发酵生产乙酸的方法 (Method for producing acetic acid by fermentation ) 是由 任达洪 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种发酵生产乙酸的方法,涉及微生物发酵技术领域,该方法包括活化培养、种子培养和发酵培养三步,利用醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41两种醋酸杆菌混合培养,发酵生产乙酸。通过调整两种醋酸杆菌的接种比例,明显提高了乙酸的产量；通过调整培养及配比,提高了乙醇的转化率；通过控制发酵条件有效的缩短了发酵时间,降低了生产成本。另外,该方法与传统的化学合成生产乙酸相比更加环保。(The invention provides a method for producing acetic acid by fermentation, which relates to the technical field of microbial fermentation and comprises three steps of activation culture, seed culture and fermentation culture, wherein acetic acid is produced by mixed culture of two types of acetic acid bacilli, namely acetic acid bacilli Shanghai brewing 1.01 and acetic acid bacilli AS 1.41. The yield of acetic acid is obviously improved by adjusting the inoculation ratio of the two acetobacter; the conversion rate of the ethanol is improved by adjusting the culture and the proportion; the fermentation time is effectively shortened by controlling the fermentation conditions, and the production cost is reduced. In addition, compared with the traditional chemical synthesis method for producing acetic acid, the method is more environment-friendly.)

一种发酵生产乙酸的方法

技术领域：

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种发酵生产乙酸的方法。

背景技术：

乙酸是一种重要的有机酸，作为基本的有机化工原料，它主要作为橡胶、塑料和染料等生产过程的溶剂，也是生产对苯二甲酸（PTA）、乙酸乙烯单体（VAM）、乙酸纤维、乙酸盐等的基本化工原料，乙酸同样也在食品、医药、农药化纤等方面有广泛的用途。

乙酸的制备可以通过化学合成和生物发酵两种方法，世界上乙酸的生产方法主要是甲醇羰基合成法、乙醛氧化法、丁烷液相氧化法，其中甲醇羰基合成法装置能力约占总能力的75%。我国乙酸生产工艺路线有酒精法、乙烯法和甲醇法等，这些方法基本都是利用的化学合成的方法，大多采用化石资源为原料，化石资源不可再生且储量有限，石油短缺和价格上涨已经严重影响乙酸工业的发展。另外，利用合成法生产乙酸，还存在污染严重、副产物较多和废弃物难处理等问题。与化学合成的方法相比，生物酿造法生产乙酸更佳的环保，更能节省资源。但生物发酵法生产的乙酸仅占整个世界产量的10%，发酵法生产醋酸或食醋是乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程。但是很多国家的食品安全法规规定食物中的醋必须是通过生物法制备，因此生物发酵法主要是用于生产食醋。

能够发酵生产乙酸的醋酸菌主要是醋酸杆菌属(Acetobaeter)，其需氧呼吸，在有氧、中性和酸性条件下可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。乙醇和乳酸盐是良好的碳源，在发酵过程中, 代谢产物有CO₂和H₂、乙酸、乳酸、丙酸、丁酸和丙酮等。由于醋酸发酵所需要的代谢产物主要为乙酸，因此一般使用醋酸杆菌进行乙酸发酵。我国使用最广泛的醋酸菌为沪酿1.01(巴氏醋杆菌)和醋酸杆菌AS1.41，这些菌株可较好地应用于我国传统酿造食醋的生产中。但在工业乙酸的生产过程中，常用醋酸菌的生长和代谢都会受到较高浓度的酒精和乙酸的抑制，且醋酸菌种比较单一，易发生过氧化反应，使得乙醇转化率较低，乙酸发酵周期也较长。因此，利用发酵法生产乙酸的发展就受到了极大的限制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发酵生产乙酸的方法，该方法所生产的乙酸含量和乙醇转化率明显提高，与传统的化学合成法相比，更加环保。

发明内容

：

本发明的目的在于提供一种发酵生产乙酸的方法。

本发明一方面提供了一种发酵生产乙酸的方法，所述的方法包括以下步骤：

（1）活化培养：分别活化培养醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41；

（2）种子培养：将步骤（1）活化后的醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种于种子培养基中进行种子培养，得到醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液；

所述的种子培养基包括：葡萄糖3-8g/L、蛋白胨2-6g/L、酵母膏1-5g/L、泛酸0.5-1.5g/L、乙酸1%-3%(v/v)、无水乙醇1%-3%(v/v)，pH＝5.0-5.5；

（3）发酵培养：将步骤（2）得到的醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液混合接种到发酵培养基中培养，接种量为10%-20%，当酸度不再增加时结束发酵；

所述的醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为0.5-3:1；

所述的发酵培养基包括：葡萄糖3-8g/L、酵母膏1-5g/L、泛酸0.5-1.5 g/L、无水乙醇2%-6%(v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

优选地，所述的种子培养的条件为温度28-32℃，150-180r/min摇瓶培养18-22h。

进一步优选地，所述的种子培养的条件为温度30℃，160r/min摇瓶培养20h。

优选地，所述的发酵培养的条件为温度28-32℃，搅拌速度为180-240r/min，通气量180-220L/h。

进一步优选地，所述的发酵培养的条件为温度30℃，搅拌速度为220r/min，通气量200L/h。

优选地，步骤（3）中醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为1:1。

优选地，所述的种子培养基包括：葡萄糖5g/L、蛋白胨4g/L、酵母膏3g/L、泛酸1g/L、乙酸2%(v/v)、无水乙醇2%(v/v)，pH＝5.0-5.5。

优选地，所述的发酵培养基包括：葡萄糖5g/L、酵母膏3g/L、泛酸1g/L、无水乙醇4%(v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

具体地，一种发酵生产乙酸的方法，包括以下步骤：

（1）活化培养：将醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至活化培养基上，培养箱中30℃活化培养20h，得到活化菌；

所述的活化培养基：葡萄糖1g/L、蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母膏5g/L、NaCl 2.5g/L、琼脂粉20g/L。

（2）种子培养：取一环生长良好的活化菌醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至含有种子培养基的摇瓶中进行培养，装液量为200mL/500mL，温度28-32℃，150-180r/min摇瓶培养18-22h，至菌体OD ₆₂₀值达到1.2，得到醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液；

所述的种子培养基包括：葡萄糖3-8g/L、蛋白胨2-6g/L、酵母膏1-5g/L、泛酸0.5-1.5g/L、乙酸1%-3%(v/v)、无水乙醇1%-3%(v/v)，pH＝5.0-5.5；

（3）发酵培养：按照10%-20%的接种量将步骤（2）得到的种子液接种至发含有发酵培养基的10L发酵罐中，醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为0.5-3:1，装液量为6L/10L，培养温度28-32℃，搅拌速度为180-240r/min，通气量180-220L/h，当酸度不再增加时结束发酵；

所述的发酵培养基包括：葡萄糖3-8g/L、酵母膏1-5g/L、泛酸0.5-1.5 g/L、无水乙醇2%-6%(v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

本发明所述的v/v是指体积比，包括毫升/毫升、升/升等。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种发酵生产乙酸的方法，该方法利用两种醋酸杆菌混合发酵生产乙酸，所产乙酸含量更高，能够有效的利用乙醇，并缩短发酵时间；另外，在培养基中添加适量的泛酸可显著提高乙醇的转化率。本发明提供的微生物发酵法与传统的化学合成生产乙酸相比，更加环保。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐明本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的菌种、药品、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种发酵生产乙酸的方法，包括以下步骤：

（1）活化培养：将醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至活化培养基上，培养箱中30℃活化培养20h，得到活化菌；

所述的活化培养基：葡萄糖1g/L、蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母膏5g/L、NaCl 2.5g/L、琼脂粉20g/L。

（2）种子培养：取一环生长良好的活化菌，醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至含有种子培养基的摇瓶中进行培养，装液量为200mL/500mL，温度28℃，150r/min摇瓶培养22h，至菌体OD ₆₂₀值达到1.2，得到醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液；

所述的种子培养基包括：葡萄糖3g/L、蛋白胨2g/L、酵母膏1g/L、泛酸0.5g/L、乙酸1%(v/v)、无水乙醇1% (v/v)，pH＝5.0-5.5；

（3）发酵培养：按照10%的接种量将步骤（2）得到的种子液接种至发含有发酵培养基的10L发酵罐中，醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为0.5:1，装液量为6L/10L，培养温度28℃，搅拌速度为180r/min，通气量180L/h，当酸度不再增加时结束发酵；

所述的发酵培养基包括：葡萄糖3g/L、酵母膏1g/L、泛酸0.5g/L、无水乙醇2% (v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

实施例2

一种发酵生产乙酸的方法，包括以下步骤：

（1）活化培养：将醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至活化培养基上，培养箱中30℃活化培养20h，得到活化菌；

所述的活化培养基：葡萄糖1g/L、蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母膏5g/L、NaCl 2.5g/L、琼脂粉20g/L。

（2）种子培养：取一环生长良好的活化菌，醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至含有种子培养基的摇瓶中进行培养，装液量为200mL/500mL，温度30℃，160r/min摇瓶培养20h，至菌体OD ₆₂₀值达到1.2，得到醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液；

所述的种子培养基包括：葡萄糖5g/L、蛋白胨4g/L、酵母膏3g/L、泛酸1g/L、乙酸2%(v/v)、无水乙醇2%(v/v)，pH＝5.0-5.5；

（3）发酵培养：按照15%的接种量将步骤（2）得到的种子液接种至发含有发酵培养基的10L发酵罐中，醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为1:1，装液量为6L/10L，培养温度30℃，搅拌速度为220r/min，通气量200L/h，当酸度不再增加时结束发酵；

所述的发酵培养基包括：葡萄糖5g/L、酵母膏3g/L、泛酸1g/L、无水乙醇4%(v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

实施例3

一种发酵生产乙酸的方法，包括以下步骤：

（1）活化培养：将醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至活化培养基上，培养箱中30℃活化培养20h，得到活化菌；

所述的活化培养基：葡萄糖1g/L、蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母膏5g/L、NaCl 2.5g/L、琼脂粉20g/L。

（2）种子培养：取一环生长良好的活化菌，醋酸杆菌沪酿1.01和醋酸杆菌AS1.41分别接种至含有种子培养基的摇瓶中进行培养，装液量为200mL/500mL，温度32℃，180r/min摇瓶培养18h，至菌体OD ₆₂₀值达到1.2，得到醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液；

所述的种子培养基包括：葡萄糖8g/L、蛋白胨6g/L、酵母膏5g/L、泛酸1.5 g/L、乙酸3%(v/v)、无水乙醇3%(v/v)，pH＝5.0-5.5；

（3）发酵培养：按照20%的接种量将步骤（2）得到的种子液接种至发含有发酵培养基的10L发酵罐中，醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为3:1，装液量为6L/10L，培养温度32℃，搅拌速度为240r/min，通气量220L/h，当酸度不再增加时结束发酵；

所述的发酵培养基包括：葡萄糖8g/L、酵母膏5g/L、泛酸1.5 g/L、无水乙醇6%(v/v)，消泡剂0.3% (v/v)，pH＝5.0-5.5。

对比例1

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2区别仅在于，步骤（3）中醋酸杆菌沪酿1.01种子液和醋酸杆菌AS1.41种子液的体积比为4:1。

对比例2

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2区别仅在于，使用醋酸杆菌沪酿1.01，一种醋酸菌发酵生产乙酸。

对比例3

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2区别仅在于，使用醋酸杆菌AS1.41，一种醋酸菌发酵生产乙酸。

对比例4

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2的区别仅在于，种子培养基和发酵培养基中不添加泛酸。

对比例5

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2的区别仅在于，步骤（3）发酵培养时接种量为5%。

对比例6

一种发酵生产乙酸的方法，与实施例2的区别仅在于，步骤（3）发酵培养的条件为培养温度26℃，搅拌速度为150r/min，通气量150L/h。

本发明提供的发酵生产乙酸的方法效果评价：

对实施例1-3和对比例1-5的发酵培养前后，用高效液相色谱法测定乙酸和酒精含量，统计发酵生产所用的时间，计算发酵培养过程中产生的乙酸含量和乙醇的转化率。

表1：不同发酵方法对发酵产生的乙酸含量的影响

由表1可知，利用本发明提供的方法发酵生产乙酸，乙酸的产量明显提高，乙酸产量均在57g/L以上，尤其是利用实施例2所述的方法生产乙酸效果最佳。

表2：不同发酵方法对乙醇转化率的影响

由表2可知，利用本发明提供的方法发酵生产乙酸，能够有效利用乙醇，在培养集中加入适量的泛酸，可以明显提高乙醇的转化率。

表3：不同发酵方法对发酵时间的影响

由表3可知，利用本发明提供的方法发酵生产乙酸，所用的发酵时间在40以内，在适宜的发酵条件下，可缩短发酵时间，从而降低成本。

综上，利用本发明提供的方法发酵生产乙酸，所产乙酸含量更高，能够有效的利用乙醇，并缩短了发酵时间，降低了生产成本；另外，该方法与传统的化学合成生产乙酸相比更加环保。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化也应视为本发明的保护范围。