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High production of butyric acid by Clostridium tyrobutyricum mutant

Frontiers of Chemical Science and Engineering 2015年第3期9卷 369-375页

作者： chao ma jianfa ou matthew miller sarah mcfann xiaoguang (margaret) liu Department of Chemical and Biological Engineering The University of Alabama 245 7th Avenue Tuscaloosa AL 35401 USA

The objective of this study was to improve the production of butyric acid by process optimization using the metabolically engineered mutant of Clostridium tyrobutyricum （PAK-Em）. First, the free-cell fermentation at pH 6.0 produced butyric acid with concentration of 38.44 g/L and yield of 0.42 g/g. Second, the immobilized- cell fermentations using fibrous-bed bioreactor （FBB） were run at pHs of 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 and 7.0 to optimize fermentation process and improve the butyric acid production. It was found that the highest titer of butyric acid, 63.02g/L, was achieved at pH 6.5. Finally, the metabolic flux balance analysis was performed to inves- tigate the carbon rebalance in C. tyrobutyricum. The results show both gene manipulation and fermentation pH change redistribute carbon between biomass, acetic acid and butyric acid. This study demonstrated that high butyric acid production could be obtained by integrating metabolic engineering and fermentation process optimization.

关键词： Clostridium tyrobutyricum butyric acid production fermentation mutant pH flux balance analysis

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