緩沖體系對(duì)丙酮丁醇梭菌發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的影響.pdf

1、在當(dāng)今社會(huì)石油資源日漸枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，生物發(fā)酵生產(chǎn)丁醇得到社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的發(fā)酵方式具有丁醇產(chǎn)量低、發(fā)酵物料來(lái)源有限等諸多不足，因此，采取代謝調(diào)控手段提高丁醇產(chǎn)量、尋找來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉的發(fā)酵物料等對(duì)丁醇發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。
　　據(jù)大量文獻(xiàn)報(bào)道，ABE發(fā)酵培養(yǎng)基中pH、金屬離子以及有機(jī)酸對(duì)丁醇的產(chǎn)量影響顯著，本研究構(gòu)建的含有CaCO3、MnCO3及丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）的新型緩沖體系，能夠在調(diào)

2、節(jié)發(fā)酵過(guò)程pH的同時(shí)為發(fā)酵培養(yǎng)基提供適量必需金屬離子Ca2+、Mn2+以及適量的丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)），結(jié)果表明，在優(yōu)化緩沖體系作用下，丁醇的產(chǎn)量顯著提高。
　　本研究首先對(duì)幾種單一的緩沖劑或緩沖液進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，篩選出MnCO3、CaCO3和丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）作為優(yōu)化對(duì)象。而后以混合糖為底物進(jìn)行搖瓶發(fā)酵，在發(fā)酵結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化，優(yōu)化出三種因素的最適添加量分別為MnCO30.41 g/L、CaCO38.

3、09 g/L以及丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）5.20 g/L，并通過(guò)對(duì)二次方程模型求導(dǎo)得到該添加量下丁醇的理論產(chǎn)量為10.89 g/L，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證丁醇的產(chǎn)量為10.87g/L，誤差為0.18％。
　　進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，將優(yōu)化的緩沖體系添加到以混合糖為底物的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵罐發(fā)酵（批次發(fā)酵），研究該緩沖體系對(duì)以混合糖為底物進(jìn)行ABE發(fā)酵過(guò)程的pH、溶劑、有機(jī)酸代謝及糖底物消耗等的影響，結(jié)果表明優(yōu)化緩沖體系能夠顯著調(diào)節(jié)ABE發(fā)酵的pH，發(fā)酵

4、結(jié)束時(shí)pH為5.1，且整個(gè)發(fā)酵過(guò)程pH始終處于菌體發(fā)酵最適pH（5.5左右）范圍之內(nèi);丁醇的產(chǎn)量由空白對(duì)照組的4.46 g/L提高至10.52 g/L，提高了135.87％，轉(zhuǎn)化率為0.25 g/g;平均生產(chǎn)強(qiáng)度為0.15 g/(L· h);有機(jī)酸的代謝及糖底物的利用率均有所提高。
　　最后，本研究將優(yōu)化的緩沖體系應(yīng)用到以菊芋塊莖水解液為底物的ABE批次發(fā)酵中，結(jié)果表明，在優(yōu)化緩沖體系作用下，丁醇及總?cè)軇┑漠a(chǎn)量分別為11.21 g