可直接利用秸稈水解液發(fā)酵的丁醇生產(chǎn)菌種的篩選.pdf

1、丁醇因其特性，具有替代石油燃料的潛力，作為新一代生物能源被廣泛研究，而利用資源豐富可再生的生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)丁醇更是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外一大研究熱點(diǎn)。但是生產(chǎn)丁醇的微生物不能直接利用自然界的生物質(zhì)，而需要將纖維類(lèi)生物質(zhì)處理成可發(fā)酵糖，再進(jìn)一步經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化成丁醇。
　　本文首先采用單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)玉米秸稈稀酸處理的酸濃度、固液比、水解溫度和時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。玉米秸稈預(yù)處理?xiàng)l件為：2%稀硫酸，固液比1:8，浸泡4 h，反應(yīng)溫度121℃，反應(yīng)時(shí)間2 h

2、，得到的酸解液中還原糖濃度為30g/L，得糖率為21%。接著，對(duì)酸解液進(jìn)行了酶解，對(duì)酶量、pH、溫度和時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，確定酶解條件為：酶加量0.075g/g干秸稈，起始pH4.8，50℃，反應(yīng)48 h，得到的酶解液中還原糖濃度為57g/L，總得糖率為47%。
　　其次，對(duì)玉米秸稈水解液中的各主組分和副產(chǎn)物雜質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，并考察了丁醇產(chǎn)生菌利用葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、纖維二糖5種糖的能力。結(jié)果表明，丁醇產(chǎn)生菌對(duì)這5種糖的發(fā)酵

3、利用率不同，其中對(duì)纖維二糖的利用率最高，為35%，而對(duì)阿拉伯糖的轉(zhuǎn)化率最低，為17%。同時(shí)考察了丁醇菌株對(duì)甲酸、乙酸、糠醛、羥甲基糠醛、阿魏酸、香豆酸、丁香醛7種雜質(zhì)的耐受性，這7種雜質(zhì)都對(duì)丁醇發(fā)酵有不同程度的抑制，其中甲酸和阿魏酸的抑制作用最強(qiáng)，其濃度在0.2g/L時(shí)丁醇發(fā)酵均開(kāi)始明顯受到抑制，而當(dāng)甲酸濃度在1g/L時(shí)和阿魏酸在2g/L時(shí)，丁醇發(fā)酵抑制率達(dá)80%。
　　最后，本文將出發(fā)菌株在含不同玉米秸稈水解液的培養(yǎng)基中逐級(jí)馴化

4、，經(jīng)過(guò)篩選，得到一株利用玉米秸稈水解液發(fā)酵丁醇產(chǎn)量提高11%的菌株1E9。以該菌株作為出發(fā)菌，采用NTG和ARTP進(jìn)行兩輪誘變，通過(guò)致死率曲線，確定NTG濃度為1.8 mg/mL，ARTP誘變處理時(shí)間為100s。以含玉米秸稈水解液的培養(yǎng)基進(jìn)行平板篩選，并利用玉米秸稈水解液進(jìn)行發(fā)酵篩選，最終得到菌株6A4,該菌雜質(zhì)耐受性明顯提高，直接利用不經(jīng)任何方式脫毒的玉米秸稈水解液發(fā)酵，丁醇產(chǎn)量由8.46 g/L提高到13.43 g/L，提高了58%