纤维丁醇发酵工艺研究及丁醇产生菌分离与鉴定

作     者：楚乐然 

作者单位：河南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋安东;王风芹

授予年度：2009年

学科分类：081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：丙酮-丁醇发酵 丙酮丁醇梭菌 芽孢杆菌 玉米秸秆糖化液 燃料丁醇 

摘      要：丙酮-丁醇发酵曾是仅次于乙醇发酵的第二大发酵过程。但在上世纪五十年代以后,由于石化工业的迅速发展,丙酮-丁醇发酵工业逐渐衰退。近年来,能源问题日益加剧,由于丙酮-丁醇发酵的主要成分丁醇具有良好的燃料性能,使得该发酵过程重新引起人们的广泛关注。但丙酮-丁醇发酵存在产物浓度低、生产效率低、原料成本高等问题,严重制约了该产业的发展。因此开展纤维质原料发酵生产丙酮-丁醇、筛选与选育高产丁醇菌株具有重要的理论意义和实用价值。 本研究以丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum 8016)为出发菌株,以丁醇和总溶剂产量作为主要参考指标,确定了以玉米秸秆糖化液为原料在100mL三角瓶中的最佳发酵工艺条件：种龄24h,接种量10%,装液量100mL,初始pH值6,酵母浸膏浓度0.01%,C/N为10：1(氮源为麸皮),发酵时间60h。优化条件下最大溶剂含量为6.23g/L,丁醇为4.08 g/L,丁醇比例为65.5%。 从土壤样品中分离出多株能产生丁醇的菌株,经初筛、复筛等步骤,获得了一株高产丁醇的菌株C2。形态学分析和16SrDNA全序列分析结果表明该菌株为革兰氏阳性芽孢杆菌(Bacllius),与B. vallismortis DSM111031T、B. atrophaeus JCM9070T和B. mojavensis IFO1571T亲缘关系最近,16S rDNA序列同源性为99%。该菌株与丙酮丁醇梭菌8016相似,具有广泛的糖利用范围,以玉米醪液为原料发酵时总溶剂产量达17.17g/L,比丙酮丁醇梭菌8016高4%,丁醇比例达66%以上;利用玉米秸秆糖化液为原料发酵时总溶剂产量为3.64g/L,比丙酮丁醇梭菌8016低12.29%,其丁醇比例为72%,表明C2菌株利用玉米秸秆糖化液的能力有待进一步提高。