高產(chǎn)丁醇菌種的選育及代謝副產(chǎn)物對丁醇發(fā)酵影響的研究.pdf

1、隨著化石燃料的減少和環(huán)境污染的加劇,能源危機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)世界性的問題。為了尋找新型可再生清潔能源,各國的科研工作者們進(jìn)行了積極地探索。最初,人們將目光集中在生物乙醇上,并取得了一定的成果。但是,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)生物乙醇存在很多缺陷,并不能滿足當(dāng)前汽車的行業(yè)對燃料的要求。而相比傳統(tǒng)生物能源乙醇,丁醇的優(yōu)勢在于更高的燃燒值;可以以更高的比例與汽油混合,不必改裝現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)設(shè)備;腐蝕性更低,更易于儲存運(yùn)輸,不必對現(xiàn)有的油氣運(yùn)輸管道

2、進(jìn)行大規(guī)模改造;同時(shí),丁醇的用途更廣泛,生產(chǎn)附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于乙醇。這些優(yōu)勢,使得生物丁醇逐步成為各國廣泛重視和研究的對象。但是,目前利用生物法生產(chǎn)丁醇仍存在很多不足,如菌株生產(chǎn)能力不強(qiáng),菌株易退化,生產(chǎn)周期長等。針對目前制約丁醇發(fā)酵研究中的主要問題,本課題進(jìn)行了產(chǎn)丁醇菌種的分離篩選,并對其培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化,同時(shí)考察了代謝末端產(chǎn)物對丁醇發(fā)酵的影響,論文取得主要成果如下:
　　通過對土壤中的菌種進(jìn)行富集篩選,獲得一株產(chǎn)丁醇量較高且穩(wěn)定

3、菌株S10。對菌株S10進(jìn)行基因組DNA提取回收,特異性擴(kuò)增其16SrDNA,測定其序列全長為1535bp。采用NCBI數(shù)據(jù)庫中的Nucleotide Blast進(jìn)行序列比對,通過分子生物學(xué)分析,確定菌株S10為梭菌屬。經(jīng)過形態(tài)學(xué)觀察和生理生化鑒定,輔以Neighbor-Joining進(jìn)化樹分析,確定菌株為玫瑰色梭菌(C.roseum)中一個(gè)菌株,并將其命名為玫瑰色梭菌S10。對菌株S10的培養(yǎng)條件進(jìn)行Plaekett-Burman實(shí)驗(yàn)

4、,確定了磷酸二氫鉀,硫酸鎂,葡萄糖三個(gè)因素對菌株生產(chǎn)丁醇影響最顯著。然后針對這三個(gè)因素進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化,確定了培養(yǎng)基的最佳配方,使產(chǎn)量由4.063g/L上升到4.204g/L。
　　為了進(jìn)一步提高丁醇產(chǎn)量,在優(yōu)化后的培養(yǎng)基中添加有機(jī)酸鹽以調(diào)整代謝流向。通過添加時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn),確定了最佳的有機(jī)酸鹽添加時(shí)間為指數(shù)生長期末期。之后利用響應(yīng)面優(yōu)化,確定了最適的添加比例。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),不添加乙酸鈉,而只添加2.57g/L的丁酸鈉,丁醇產(chǎn)量即