NH4^＋对合成气乙醇发酵过程的影响及其酶学机理

为研究合成气厌氧乙醇发酵中合成气杂质组分NH_3对发酵过程的影响,实验通过考察发酵培养基内不同初始浓度的NH^+_4对菌株A-fm4,Clostridium ljungdahlii和Clostridium autoethanogenum DSM10061利用生物质合成气发酵乙醇的影响,证实低浓度的NH^+_4可促进菌体生长和乙醇发酵,当其浓度高于9.35 mmol/L时,菌体生长和乙醇发酵随其浓度的增大而抑制显著。对菌株在菌体生长期和乙醇/乙酸发酵期内4种关键酶的活性研究表明,氢化酶(H_2ase)、一氧化碳脱氢酶(CODH)、乙醇脱氢酶(ADH)和乙酸激酶(ACK)均受高浓度(149.6 mmol/L)NH^+_4抑制,且菌体生长期的酶活水平均高于发酵期的值。这说明在低浓度NH^+_4下可促进还原力的产出而利于乙醇发酵,而较高浓度NH^+_4抑制代谢途径,致使菌体生长和乙醇发酵受阻。菌株C.ljungdahlii和C.autoethanogenum DSM10061的K_i值分别为208.13 mmol/L和240.37 mmol/L,耐铵能力较强,可作为未来耐铵菌株的驯化提供材料,为降低工业生产成本和减少合成气净化工艺工序奠定基础。