不同C源对丙酮丁醇梭菌产丁醇的影响

对丙酮丁醇梭菌在以葡萄糖、木糖、蔗糖、混合糖、玉米芯酸解糖液分别作C源的P2培养基中的产丁醇状况进行研究。结果表明:不同C源对丙酮丁醇梭菌发酵产丁醇有显著的影响;葡萄糖为底物时,丁醇产量最高达到13.50 g/L,总溶剂为19.66 g/L;蔗糖为底物时,丁醇所占比例都在70%以上,丁醇产量可达12 g/L;木糖、混合糖为底物时,丁醇产量在10 g/L左右;只有丙酮丁醇梭菌I4-28能利用玉米芯酸解糖液发酵产丁醇,丁醇产量为7 g/L。

丙酮丁醇梭菌发酵糖蜜生产丁醇的发酵条件优化

运用单因素试验结合正交设计法优化丙酮丁醇梭菌发酵甘蔗糖蜜生产丁醇的发酵条件,并进行验证试验。得到发酵条件的最优组合为(NH4)2HPO4的添加量为0.3%,H2NCONH2的添加量为0.1%、Na2HPO4的添加量为0.5%,KH2PO4的添加量为0.5%,L-半胱氨酸盐酸盐-水物的添加量为0.025%,蛋白胨的添加量为0.9%,NaH2PO4的添加量为0.1%,优化后发酵的丁醇产量为11.0536g/L,比原始菌株提高了23.58%。这对糖蜜多途径综合利用有一定的推动作用。

丙酮丁醇梭菌发酵玉米秸秆生产丁醇

以丙酮丁醇梭菌为发酵用菌株发酵水蒸气爆破玉米秸秆酶解上清液生产丁醇,研究了酶解上清液浓度、初始pH值以及菌液接种量对丁醇产量的影响,并通过正交试验来确定营养元素的最佳添加量.结果表明:在丙酮丁醇梭菌发酵水蒸气爆破玉米秸秆酶解上清液生产丁醇的最佳条件下(上清液糖浓度57.5g/L、初始pH值6.3,菌液接种量6%,发酵温度37℃,营养元素酵母膏、乙酸铵、磷酸二氢钾、烟酰胺添加量分别为0.8、6.0、0.5、0.25 g/L),丁醇产量达9.726 g/L;水蒸气爆破玉米秸秆酶解液中有抑制产生溶剂的物质,少量烟酰胺能有效促进丁醇生产.

perR基因的敲除对丙酮丁醇梭菌摇瓶发酵的影响

为了提高丙酮丁醇梭菌对分子氧的耐受能力,降低厌氧发酵环境,构建了超氧化物阻遏蛋白(PERR)基因敲除的工程菌株。应用Ⅱ组内含子敲除系统,PCR克隆perR-Targetron基因与载体连接构建敲除质粒pSYperR,电转化丙酮丁醇梭菌C.acetobutylicum ATCC 824,PCR筛选验证获得突变菌株C.acetobutylicum ATCC 824-ΔperR,采用摇瓶发酵对其突变菌株进行发酵性能研究。结果表明:静止状态发酵丁醇C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR比C.acetobutylicum ATCC 824丁醇产量提高7.89%,摇床转速为200 r/min时,C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR的丁醇产量是C.acetobutylicum ATCC 824的3.34倍。研究表明,通过Ⅱ组内含子敲除系统,构建的C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR在发酵过程中降低了氧分子的伤害,不需要严格的厌氧条件,从而降低发酵成本。

丙酮丁醇梭菌高耐丁醇突变株的选育及其生理特性的研究

丁醇在发酵培养基中的积累所产生的毒性问题是限制丁醇产量的重要因素,然而对于如何提高丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum丁醇耐受性,目前尚缺乏有效的方法。利用紫外线-氯化锂复合诱变技术获得了一株丁醇的耐受性提高了46%的丙酮丁醇梭菌突变株M6,通过比较野生型菌株C.acetobutylicum DSM 1731和突变株M6在不同丁醇胁迫条件下的生理特性,发现突变株M6比野生型菌株具有更好的抵抗丁醇胁迫能力;进行控制pH的分批发酵研究发现,突变株M6的溶剂总产量提高了21.3%,其中丁醇和丙酮的产量分别提高了30.4%和8.3%。表明能够通过紫外线-氯化锂复合诱变技术将C.acetobutylicum高耐受丁醇和高产丁醇的性能集中于同一菌株,这为选育既耐受较高浓度的丁醇又高产丁醇的工业化C.acetobutylicum菌株奠定了基础。

丙酮丁醇梭菌发酵小麦麸皮生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)8016发酵小麦麸皮或麸皮混合其他非粮淀粉质原料生产丁醇进行了研究。实验结果表明,当初始糖浓度为55g/L时,以纯麸皮为底物,发酵终点总溶剂达到21.43g/L,丁醇13.08g/L,糖醇转化率39.57%;以麸皮混合红薯、木薯为底物,发酵终点总溶剂达到22.37g/L,丁醇13.24g/L,糖醇转化率为39.95%,均能达到传统玉米醪发酵丁醇水平。证明小麦麸皮作为一种粮食加工废弃物完全可以替代粮食用于丙酮丁醇发酵。

丙酮丁醇梭菌发酵条件优化研究

以P2培养基为基础组分,分别通过改变初始葡萄糖浓度、初始酵母膏浓度以及初始pH值,研究这3个单因素对丁醇发酵的影响,确定了培养基的较佳条件:初始葡萄糖浓度60g/L、初始酵母膏浓度3g/L、初始pH值6.8。此外,采取接种量5%、发酵温度37℃、发酵时间72h,可使总溶剂浓度(丁醇、丙酮、乙醇)达到13.52g/L,其中丁醇、丙酮、乙醇浓度分别为8.83g/L、3.90g/L和0.79g/L,丁醇比例为65.31%。糖丁醇转化率为21.1%(平均值),糖总溶剂转化率为31.3%(平均值)。

丙酮丁醇梭菌XY16丁醇发酵特性

以诱变选育的1株突变菌株丙酮丁醇梭菌XY16为对象,对影响该菌发酵特性的相关因素(N源、生长因子、热激)进行研究。结果显示:无机N源乙酸铵比其他N源更有利于丙酮丁醇的发酵,玉米浆或玉米蛋白可以直接替代生长因子进行丙酮丁醇发酵,热激可以提高总溶剂产量,最高可以达到21.28 g/L。该菌还可以同时利用葡萄糖和木糖,当葡萄糖利用完后,木糖才能被有效利用。

高产丙酮丁醇梭菌的诱变筛选及特性研究

使用亚硝基胍对实验室保藏的丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum进行诱变,并结合外源添加丁醇的平板培养基对诱变菌株进行筛选,得到一株高产丁醇菌株。以60g/L葡萄糖为底物,37℃,发酵60h,该菌株丁醇及总溶剂产量分别比对照菌株提高了39.3%和48.4%。为了使溶剂产量最大化,针对不同底物浓度对溶剂产量的影响进行研究。结果表明,诱变菌株在利用80g/L葡萄糖为底物,发酵70h,得到最大总溶剂产量23.47g/L。

丙酮丁醇梭菌代谢工程菌的构建及其发酵性能

丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum可以利用葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、纤维二糖等多种底物,发酵糖获得丙酮、丁醇、乙醇等产物,是一种优良的木质纤维素同步糖化发酵菌种。为获得具有更优良发酵性能的木质纤维素发酵菌株,使用代谢工程技术对丙酮丁醇梭菌进行改造。将乙酰乙酰CoA硫解酶基因(thl)的启动子和末端两个同源片段以及醛/醇脱氢酶基因(adhE)的开放阅读框连接到pUC18上,构建成整合型质粒pTAEE,电转化丙酮丁醇梭菌后在红霉素抗性平板筛选转化子。通过PCR扩增及产物序列分析表明,质粒pTAEE中的adhE基因以单交换的方式整合到转化子基因组中,增强adhE的表达。重组菌T4的乙醇得率为2.3%,比野生菌提高了15%,乙醇浓度为0.39 g/L,与野生菌相当;丁醇得率为41.6%,比野生菌提高了69%,丁醇浓度为6.9g/L,比野生菌提高了41%,获得了发酵性能更高的丙酮丁醇梭菌代谢工程菌株。

基于遗传算法优化BP神经网络的丙酮丁醇梭菌发酵预测模型研究

为了提高丙酮丁醇梭菌发酵过程中生物量浓度预测的精度,以不同发酵时间和葡萄糖浓度下的生物量数据作为训练和测试集,构建BP人工神经网络,并利用遗传算法(GA)的全局搜索能力,优化构建BP人工神经网络权值和阈值,建立GA-BP预测丙酮丁醇梭菌生物量的预测模型。结果表明采用GA-BP算法具有比BP人工神经网络更高的预测精确度和稳定性。

丙酮丁醇梭菌ART18发酵葛渣水解液生产丁醇的研究

为降低传统丙酮丁醇发酵成本,以葛渣为原料进行丙酮丁醇发酵。通过研究葛渣经酸水解后残渣的有无、发酵温度、p H值调节剂的种类和含量以及活性炭的添加量等对发酵的影响,以期提高丁醇的生产强度。试验结果表明,通过对上述试验条件进行优化,丁醇及总溶剂产量均有较大提高,且最优的发酵温度、p H值调节剂含量及活性炭添加量分别为37℃、4. 0 g/L和3%,在最优条件下丁醇、总溶剂产量分别为7. 50、12. 98 g/L。当将上述试验结果在5 L发酵罐进行放大培养时,丁醇产量、丁醇生产强度、总溶剂的生产强度分别达到7. 30、0. 08、0. 13 g/(L·h)。

丙酮丁醇梭菌的基因编辑工具及代谢工程改造

丙酮丁醇梭菌作为极具潜力的新型生物燃料丁醇的生产菌,受到各国研究学者的广泛关注。通过丙酮丁醇梭菌(ABE)发酵生产丁醇,由于生产成本高,限制了其工业化应用。随着基因组学和分子生物学的快速发展,适用于丙酮丁醇的基因编辑工具不断发展并应用于提高菌株的发酵性能。本文对丙酮丁醇梭菌基因编辑工具和代谢工程改造取得的进展进行综述。

利用丙酮丁醇梭菌进行木质纤维素同步糖化发酵的研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的生物转化包括预处理、酶水解和发酵过程,同步糖化发酵法是相对有效的发酵方法,本文对这些过程中的技术进展进行评述。并总结丙酮丁醇梭菌的生理生化特性和代谢工程菌的构建,指出使用丙酮丁醇梭菌进行木质纤维素的同步糖化发酵生产乙醇前景广阔。

紫外线诱变处理丙酮丁醇梭菌——可以提高代谢产物

1 前言 丙酮丁醇梭菌(Clostridium aceto-butylicum.)发酵产物为丙酮、丁醇、丁酸等有机溶剂。该菌为强厌氧菌。在1887年Gruber以后,由Beijerinck等众多科学家致力于对丙酮丁醇发酵的研究,一直到1916年由Weizmann的研究才真正应用到生产实践中。 梭菌具有丰富的淀粉酶,基质无需糖化能充分糖化含淀粉的原料。由于众多科学家的研究,筛选出了许多可利用含碳源原料的优良菌种,故此,推动了该菌发酵的原料来源。也可依人们的意愿和生产要求,筛选出不同要求的原始菌株。

丙酮丁醇梭菌发酵产氢工艺研究

采用响应面法对丙酮丁醇梭菌的发酵条件进行了优化,确定了厌氧发酵最佳条件为温度38℃、pH值6.0、热休克时间1.5 min。在此条件下进行实验,所得氢气含量高达10.5 L/L,丙酮含量为5.94 g/L,正丁醇含量为9.41 g/L。

高丁醇比丙酮丁醇梭菌的选育与应用

设计了专一性分离方法,从土样中分离了多株能产生溶剂的梭菌,经多次单细胞分离、纯化,再经亚硝基胍和甲基磺酸乙酯诱变和抗性筛选,获得几株高丁醇的丙酮丁醇梭菌。对高产菌株的性状稳定性、发酵过程、混合原料应用、温度的影响进行了研究。结果证明菌株性状稳定,丁醇产量为总溶剂的70％;过程为典型的丙酮丁醇发酵,对温度可耐受到39—40℃;能利用玉米和薯干,玉米和高粱进行正常发酵。菌株已在百吨生产罐,连续应用一年以上,丁醇占总溶剂的71.9％,进一步验证了高丁醇性状的稳定性。

高能脉冲电子束诱变筛选丙酮丁醇梭菌及发酵研究

实验以丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)CICC 8012为出发菌株,采用高能脉冲电子束(High energy pulsed electron,HEPE)对丙酮丁醇梭菌进行辐照诱变,通过含丁醇的固体培养基对诱变菌株进行胁迫,诱使丙酮丁醇梭菌的丁醇耐受性提高。经过多次诱变和筛选,最终获得了一株诱变菌株S10,其丁醇产量为8.32 g/L,较出发菌株产量提高了10%。同时探讨了微量元素对诱变筛选菌株S10发酵的影响,在发酵培养基中添加醋酸铵、硫酸亚铁和硫酸锰等微量元素,考察诱变筛选菌株S10丁醇产量的变化。结果表明,发酵培养基中添加一定量醋酸铵、硫酸亚铁和硫酸锰等微量元素,分别可将诱变筛选菌株S10的丁醇产量提高至10.21g/L、9.13 g/L和9.21 g/L。

丙酮丁醇梭菌生物膜结构与组成分析

丙酮丁醇梭菌在固定化连续发酵中可固定到纤维载体上形成生物膜(BF),开展BF的结构与组成分析工作是将BF应用于发酵,进一步提高发酵性能的基础。结合电子显微分析,发现丙酮丁醇梭菌细胞黏附、聚集、堆积,被分泌的胞外基质(EPS)包裹形成一个三维网状结构。经酶降解,发现BF由细胞和EPS组成,EPS中含有胞外蛋白、多糖、核酸和脂类等物质,多糖为主要网络结构支撑。结合细胞数目与细胞干重之间具有线性关系的假设,发现BF中微生物细胞含量为2.26%~3.38%;对EPS组成进行特异性生物或化学方法处理,测得胞外多糖在BF干重中含量最高,约达36.09%,蛋白、核酸和脂类含量分别约占23.86%、4.05%和10.85%。

毛细管离子电泳法定量监测丙酮丁醇梭菌发酵过程中产生的有机酸的浓度变化

建立了一种用于监测丙酮丁醇梭菌发酵过程中产生的3种有机酸(乳酸、乙酸、正丁酸)浓度变化的毛细管离子电泳方法。该方法以对甲氧基苯甲酸为电泳缓冲液,以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为电渗流改性剂,采用间接紫外检测方式测定发酵过程中产生的有机酸。发酵液经过简单的离心处理后,上清液稀释后直接进样分析。考察了电泳操作条件对分离的影响,对实验条件进行了优化。优化后的分离条件为10mmol/L对甲氧基苯甲酸(pH5.8)、0.15mmol/LCTAC。该方法测定乳酸、乙酸和正丁酸的定量限分别为1.22,0.38和0.58mg/L;完成一次分析只需要5min,并具有良好的重现性。该方法已成功地用于丙酮丁醇梭菌的代谢流量分析。