[发明专利]应用动态扩张式吸附反应器系统生产生物有机酸的方法

权利要求书

1.一种应用动态扩张式吸附反应器系统生产生物有机酸的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1)将分离介质装于与动态扩张式吸附反应器的发酵罐直接耦连的扩张床层析柱中；

所述的分离介质的结构由骨架和功能基团两部分组成，骨架为丙烯酸、苯乙烯、环氧树脂中的一种，功能基团选自伯胺、仲胺、叔胺、季胺所组成的组中的至少一种；

(2)将培养好的微生物细胞种子接种于已灭菌的发酵罐中的发酵培养基中得到带有微生物细胞的发酵液，采用好氧或厌氧方式进行微生物细胞发酵培养；伴随微生物细胞的生长繁殖，微生物细胞生物量得以积累，目标产品生物有机酸不断合成，当微生物细胞内的酶系参与微生物细胞生长代谢时受到目标产品生物有机酸的反馈抑制，使得发酵罐中的带有微生物细胞的发酵液的pH由6.5-7降低到5-6范围，并导致带有微生物细胞的发酵液中的微生物细胞代谢速度减慢，开启动态扩张式吸附反应器的电磁阀和液体泵；

(3)将步骤(2)发酵罐中pH为5-6的带有微生物细胞的发酵液直接从步骤(1)的动态扩张式吸附反应器中的扩张床层析柱的底部进入层析柱中，使层析柱中的分离介质膨胀，膨胀后的分离介质的高度与原分离介质的高度比为2∶1-3∶1，分离介质之间存在空隙，带有微生物细胞的发酵液中含有生物有机酸，当带有微生物细胞的发酵液由扩张床层析柱中的分离介质之间的空隙穿过时，目标产品生物有机酸被分离介质直接吸附，由分离介质之间的空隙穿过的含有微生物细胞的发酵液，从扩张床层析柱上部回流至发酵罐中，当发酵罐中的带有微生物细胞的发酵液的pH回至6.5-7时关闭动态扩张式吸附反应器的电磁阀和液体泵；

当发酵罐中的发酵培养基中的C源浓度低于质量百分浓度为1-2％时，按C源补料液与原始发酵培养基配方中C源的浓度比为100∶1的补料策略进行C源补料，使发酵培养基中的C源浓度恢复至质量百分比为2-6％；

(4)将步骤(3)得到的吸附有生物有机酸的分离介质用水进行淋洗，然后用洗脱液进行洗脱；收集脱附液、浓缩脱附液得到生物有机酸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的洗脱液是氢氧化钠、氯化钠或它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的微生物细胞种子选自丙酸杆菌属、乳杆菌属、丁二酸放线杆菌、重组大肠杆菌或丁二酸厌氧螺菌中的一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的C源补料液的补料速率为0.1-0.5h^-1；补料方式为流加补料或间歇性补料。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是：所述的C源选自葡萄糖、蔗糖或玉米粉中的一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的当微生物细胞内的酶系参与微生物细胞生长代谢时受到目标产品生物有机酸的反馈抑制时，目标产品生物有机酸的质量浓度为1-10％。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征是：所述的生物有机酸选自丙酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、富马酸、酒石酸、丁二酸、长链二元酸中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的分离介质是先用去离子水浸泡后，再用1mol·L^-1 HCl溶液浸泡分离介质以去除分离介质中的有机物及金属杂质，然后用去离子水洗涤分离介质至中性；用1mol·L^-1 NaOH浸泡洗涤后的分离介质，将分离介质转化为游离碱型；最后用去离子水反复冲洗转化为游离碱型的分离介质至中性，洗脱出多余的NaOH后装于与动态扩张式吸附反应器的发酵罐直接耦连的扩张床层析柱中。