丙酮丁醇梭菌發(fā)酵菊芋產(chǎn)丁醇的研究.pdf

1、生物丁醇是一種極具潛力的新型生物燃料，已在世界上引起了廣泛的關(guān)注。利用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)丁醇是一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)，由于原料成本過高，價格上對石油燃料沒有競爭性。菊芋是替代糧食類淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)生物丁醇和其它生物基化學(xué)品可供選擇的原料之一。本文針對為生物丁醇提供廉價原料這一目標(biāo)，以菊芋汁水解液以及水解液中的主要單糖（果糖和葡萄糖）為碳源，對丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum L7發(fā)酵生產(chǎn)丁醇進(jìn)行了初步研究，主要研究結(jié)果如

2、下： 運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)和均勻設(shè)計法對C.acetobutylicum L7生產(chǎn)丁醇的發(fā)酵培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化，得到丁醇最佳產(chǎn)量時關(guān)鍵因素的最優(yōu)組合為：葡萄糖50 g/L，醋酸銨2.3 g/L，磷酸二氫鉀0.5 g/L，磷酸氫二鉀0.5 g/L，七水硫酸鎂0.2 g/L，鄰氨基苯甲酸0.01g/L，初始pH5.5，發(fā)酵溫度37.5℃。在此條件下進(jìn)行1L發(fā)酵罐擴(kuò)大培養(yǎng)，丁醇產(chǎn)量從優(yōu)化前的5.84 g/L提高到8.09 g/L，增長

3、了38.53％；總?cè)軇┊a(chǎn)量為15，07 g/L，比優(yōu)化前提高了33.72％，且丁醇占總?cè)軇┑陌俜直纫蔡岣吡?.23％。 對以菊芋為底物發(fā)酵生產(chǎn)丁醇進(jìn)行了可行性探討。分別比較了葡萄糖、果糖、菊芋三種底物和50 g/L、60 g/L、80 g/L三種濃度的菊芋汁對Cacetobutylicum L7發(fā)酵的影響。結(jié)果顯示，C.acetobutylicum L7能夠很好的利用菊芋汁生長和代謝。以50 g/L不同底物發(fā)酵時，C.aceto

4、butylicum L7利用葡萄糖更高效；以果糖和菊芋汁為底物的發(fā)酵相似，即溶劑生成較緩慢，且發(fā)酵終點(diǎn)有機(jī)酸濃度較高，可見由有機(jī)酸向溶劑的轉(zhuǎn)化受到一定阻礙。以50 g/L、60 g/L、80 g/L三種濃度的菊芋汁底物發(fā)酵時，隨著糖濃度的升高，丁醇產(chǎn)量也相應(yīng)增加，依次為8.67 g/L、11.99 g/L、12.56 g/L。底物濃度達(dá)80 g/L時，已存在嚴(yán)重的產(chǎn)物抑制和底物抑制的協(xié)同作用，糖利用率和丁醇得率均有所降低，分別為59.2

5、％和0.13 g/g。 為了深入了解C.acetobutylicum L7的生長特性，本文還對C.acetobutylicum L7分批發(fā)酵進(jìn)行了動力學(xué)分析。在分批發(fā)酵中，研究了C.acetobutylicum L7在不同pH條件下的菌體生長、底物果糖消耗以及丁醇、丙酮、丁酸、乙酸的產(chǎn)生特性。研究發(fā)現(xiàn)不同pH條件下產(chǎn)物的合成代謝有所不同，發(fā)酵pH越高，越有利于有機(jī)酸的合成，反之，則越有利于溶劑的合成。C.acetobutylic