一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法
阅读说明：本技术 一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法 (Method for producing butyric acid by fermenting distiller's grain water ) 是由 吕向云 曹华伟 杨永 李学成 娄百勇 宋玉忠 于 2021-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法,包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养,丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养,然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养,所述发酵罐培养基组成包括：酒槽水50～200g/L、有机氮源2～5g/L、(NH-4)-2SO-(4 )2g/L、K-2HPO-4 1g/L、KH-2PO-4 1g/L、MgSO-4·7H-2O 0.1g/L、FeSO-4·7H-2O 0.015g/L、CaCl-2·2H-2O 0.015g/L、MnSO-4·H-2O 0.01g/L、CoCl-2·6H-2O 0.02g/L、ZnSO-4·7H-2O 0.002g/L,余量为水。本发明提供的利用酒糟水发酵生产丁酸的方法,在培养基基础上将发酵培养基中的碳源葡萄糖及有机氮源部分用酒槽水替代,既能解决环保问题,变废为宝,又能降低丁酸发酵原料使用成本,具有较高的经济效益、环保效益和社会效益。(The invention discloses a method for producing butyric acid by fermenting distilled grain water, which comprises the following steps: the fermentation production method comprises seed culture and fermentation culture, wherein butyric acid fermentation thalli is inoculated in a seed tank culture medium for seed culture and then is inoculated in a fermentation tank culture medium for fermentation culture, and the fermentation tank culture medium comprises the following components: 50-200 g/L of wine tank water, 2-5 g/L of organic nitrogen source, (NH) 4 ) 2 SO 4 2g/L、K 2 HPO 4 1g/L、KH 2 PO 4 1g/L、MgSO 4 ·7H 2 O 0.1g/L、FeSO 4 ·7H 2 O 0.015g/L、CaCl 2 ·2H 2 O 0.015g/L、MnSO 4 ·H 2 O 0.01g/L、CoCl 2 ·6H 2 O 0.02g/L、ZnSO 4 ·7H 2 O0.002 g/L, and the balance being water. The method for producing butyric acid by fermenting the distilled grain water provided by the invention replaces part of carbon source glucose and organic nitrogen source in the fermentation culture medium with the distilled grain water on the basis of the culture medium, thereby solving the environmental protection problem, changing waste into valuable and reducing the content of the organic nitrogen sourceThe butyric acid fermentation raw material has high use cost, and has high economic benefit, environmental protection benefit and social benefit.)
技术领域
本发明属于丁酸发酵技术领域，尤其涉及一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法。
背景技术
丁酸是一种平台化合物，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。微生物发酵法也可以生产丁酸，因为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。酒糟和酒糟水是酒精生产中的废料，但其中富有的蛋白质、氨基酸、有机酸和有机质等，这些物质可以为微生物生长提供营养。
现有发酵培养基配方中碳源和氮源基本能满足丁酸发酵菌体生长需要，但是碳源利用葡糖糖发酵生产丁酸成本相对较高，且葡糖糖需要单独消罐后并罐，因此而增加的成本较多。本发明通过替代在保证丁酸发酵产量的基础上降低了原料、设备、人力等成本，提高了设备利用率，进而提高丁酸发酵产能。并且变废为宝，具有较高的经济效益、环保效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种节约资源、成本低廉、产品质量稳定、适合工业化生产的利用酒糟水发酵生产丁酸的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，所述发酵罐培养基组成包括：酒槽水50~200g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。
进一步地，所述发酵罐培养基组成包括：酒槽水130~150g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。
进一步地，所述种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O0.002g/L，余量为水。
本发明具有的优点是：
本发明提供的利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，在培养基基础上将发酵培养基中的碳源葡萄糖及有机氮源部分用酒槽水替代，既能解决环保问题，变废为宝，又能降低丁酸发酵原料使用成本，具有较高的经济效益、环保效益和社会效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，另外，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：酒槽水50~60g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖、氨基氮，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例2
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：酒槽水90~120g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖、氨基氮，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例3
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：酒槽水130~150g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖、氨基氮，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例4
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：酒槽水160~200g/L、有机氮源2~5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖、氨基氮，发酵结束分别测定丁酸含量。
对比例
一种利用酒糟水发酵生产丁酸的方法，包括以下步骤：发酵生产方法包括种子培养和发酵培养，丁酸发酵菌体接种于种子罐培养基进行种子培养，种子罐培养基的组成包括：葡萄糖20g/L、酵母提取物2g/L、蛋白胨4g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O 0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。然后接种于发酵罐培养基中进行发酵培养，发酵罐培养基组成包括：葡萄糖50~60g/L、有机氮源2~8g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 1g/L、KH2PO4 1g/L、MgSO4·7H2O 0.1g/L、FeSO4·7H2O 0.015g/L、CaCl2·2H2O0.015g/L、MnSO4·H2O 0.01g/L、CoCl2·6H2O 0.02g/L、ZnSO4·7H2O 0.002g/L，余量为水。培养基灭菌后分别检测总糖、还原糖、氨基氮，发酵结束分别测定丁酸含量。
实施例与对比例的效果对比
对比例的发酵周期为48-52h，丁酸含量为47-55g/L；实施例1的发酵周期为48-52h，丁酸含量为47-51g/L；实施例2的发酵周期为48-51h，丁酸含量为47-53g/L；实施例3的发酵周期为48-51h，丁酸含量为48-54g/L；实施例4的发酵周期为48-51h，丁酸含量为48-55g/L。
由上述结果可知，利用酒槽水发酵生产丁酸，因为酒槽水中含糖量稍低，所以随着用量的增加丁酸含量有所增加，最终所用酒槽水的量为130-150g/L。由于酒槽水的含糖量较低，后续可以经过糖化处理制成糖化酒槽水后进行再使用，可以降低酒槽水的使用量。
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