[发明专利]混合菌群发酵合成气产乙酸和辛酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于废物资源化领域，尤其涉及一种混合菌群发酵合成气产乙酸和辛酸的方法。

背景技术

合成气(主要成分为H₂、CO和CO₂)来源广泛，微生物发酵合成气生成生物燃料(乙醇、丁醇等)和化学品(VFA，MCFA等)，不需要昂贵的化学催化剂，是一种环境友好型技术。混合培养生物技术相比微生物纯培养技术具有无需灭菌、微生物对有毒物质CO适应性更广等优势。混合培养生物技术从生物工程学的角度出发，与传统环境生物技术相结合，在处理废弃物的同时又能获得附加值高的产品，因此近年来成为一个非常有前景的技术。学者利用来自污泥和厌氧颗粒污泥的未知混培物发酵CO生成H₂和乙酸；也有报道混培物发酵合成气生产乙醇，但仅局限于混合菌群发酵合成气生产乙酸和乙醇等短链脂肪酸。

近年来，人们越来越关注厌氧发酵生产附加值高的中链脂肪酸。中链脂肪酸的形成需要两个步骤：首先酸化产生乙酸、乙醇等，然后乙酸和乙醇等发生碳链延长反应生成中链脂肪酸。Clostridium autoethanogenum和Clostridium kluyveri共培养的已知混培物可转化CO和合成气生产C₄酸和C₆酸。相比于纯培养和已知混培物，混合培养生物技术生产中链脂肪酸同样更具优势。研究表明开放的厌氧反应器微生物可利用高乙醇/乙酸比废水进行碳链延长反应生成辛酸。研究者也报道了中空纤维膜生物反应器中利用H₂和CO₂实现了中链脂肪酸的合成。但是，混合培养条件下合成气发酵直接生产中链脂肪酸未见报道，获得能够利用合成气发酵生产中链脂肪酸的混合菌群有助于实现固体废弃物和工业废气的资源化利用，将产生较大的环境效应和经济效益。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的(名称)，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种混合菌群发酵合成气产乙酸和辛酸的方法，实现了同一菌群在同一体系中完成合成气发酵和脂肪酸碳链延长的两步反应，该方法无需灭菌，操作简便，能够适应任意组分比例的合成气，对合成气中有毒气体H₂S耐受性高，得到的辛酸易分离、经济附加值高。

本发明提出的一种混合菌群发酵合成气产乙酸和辛酸的方法，包括以下步骤：

S1.采集厌氧环境样品以甲酸钠为碳源进行富集培养；

S2.顶空充入合成气对富集培养物进行驯化选育，得到混合菌群；

S3.接种该混合菌群，发酵合成气生成乙酸和乙醇；

S4.顶空补充H₂生成辛酸。

进一步的，所述厌氧环境样品包括牛粪、瘤胃微生物、污泥、湖泊沉积物、河道底泥、沼泽泥浆中的一种或多种。

进一步的，所述步骤S1中，富集培养基的成分包括：HCOONa 3.5g/L，NH₄Cl0.5g/L，KH₂PO₄ 0.25g/L，K₂HPO₄·3H₂O 0.25g/L，MgCl₂·6H₂O 0.3g/L，FeCl₃·6H₂O0.025g/L，NiSO₄·6H₂O 0.016g/L，CaCl₂ 0.025g/L，ZnCl₂ 0.0115g/L，CoCl·6H₂O0.0105g/L，CuCl₂·2H₂O 0.005g/L，MnCl₂·4H₂O 0.015g/L，BrCH₂CH₂SO₃ 10.5g/L，pH为7.0～8.0，培养温度为30～40℃。