一株高产丙酮丁醇梭菌菌株的诱变筛选及特性研究

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1、一株高产丙酮丁醇梭菌菌株的诱变筛选及特性研究石油资源是现代社会的能源和资源基础石油资源紧缺而导致的石油价格持续上涨已成为不可逆转的趋势车用燃油占我国石油消费总量的三分之一我国石油储量只有全球的2%2010年进口依存度51.4%~52.6%车用燃油消耗每年递增15-16%尽管中国目前已经拥有4000万辆私人汽车的存量，但考虑到中国的人口基数和发达国家的汽车保有率，这一数字将继续增长。迫切需要寻找性能相近、廉价、清洁、可再生的车用替代燃料！丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料汽油丁醇乙醇甲醇热值Btu/gallo

2、n114,000110,00084,00064,000汽油丁醇乙醇甲醇辛烷值96949291亲水性弱，腐蚀性小，便于管道输送能与汽油任意比混合含氧量与甲基叔丁基醚(MTBE)相近DOE，2005年，1万英里丁醇汽车试验SugarFermentationMetabolicEngineeringBIOMASSBIOBUTANOLWORLDWIDEFUELMARKETSBiofuelBlendsPlantFeedstocksPerformanceFuelsButanol杜邦公司和英国石油公司2006年6月23日

3、宣布：建设3万吨/年燃料丁醇装置，用于英国市场丁醛、丁酸丙烯酸丁酯(溶剂)邻苯二甲酸二丁酯脂肪族二元酸二丁酯(增塑剂)丁二烯醋酸丁酯(溶剂)丁胺丁醇还是一种重要的平台化合物酯化、取代、消去、氧化、还原……2007年我国消费量预计将>130万吨/年丁醇聚丁二烯橡胶丁苯橡胶产物抑制是限制生物丁醇工业化生产的主要阻碍之一采用传统的批式发酵，丁醇浓度12~13g/L；总溶剂产量≤20g/L丁醇对梭菌的毒性破坏细胞内外pH值梯度抑制膜结合ATPase活性降低细胞对葡萄糖的吸收细胞停止生长溶剂产量不高降低细胞内部AT

4、P水平产量低胁迫抵抗能力提高丁醇产量二、主要研究内容1.使用诱变剂亚硝基胍对出发菌株进行诱变2.使用添加了不同浓度丁醇的平板培养基对诱变菌株进行筛选，得到具有一定丁醇耐受能力突变菌株3.对突变菌株耐受丁醇的能力进行验证4.对高丁醇耐受菌株进行发酵实验，测定溶剂产量5.进一步提高溶剂产量，研究不同底物浓度对溶剂生成的影响丙酮(g/L)乙醇(g/L)丁醇(g/L)总溶剂产量(g/L)葡萄糖利用率溶剂转化率(g/g)溶剂生成速率(g/L/h)出发菌株3.40.88.913.178.1%0.300.22突变菌株4

5、.51.412.418.495.0%0.350.31图1.出发菌株的溶剂产量图2.突变菌株的溶剂产量三、实验结果与分析外源添加丁醇对菌株生长的影响图3.外源添加丁醇对出发菌株生长的影响图4.外源添加丁醇对突变菌株生长的影响80g/L出发菌株丁醇产量（g/L)11.5总溶剂产量（g/L)16.9葡萄糖利用率72.0%溶剂转化率（g/g)0.31溶剂生成速率（g/L/h)0.24突变菌株丁醇产量（g/L)15.0总溶剂产量（g/L)23.5葡萄糖利用率90.1%溶剂转化率（g/g)0.35溶剂生成速率（g/L

6、/h)0.33不同葡萄糖浓度对溶剂产量的影响结论与展望实验结果证明提高菌株对丁醇的耐受性可以达到提高菌株发酵性能的目的。使用传统的批式发酵，丁醇产量很少能够超过12~13g/L，总溶剂产量≤20g/L。通过亚硝基胍诱变获得的丁醇耐受菌株在批式发酵条件下能够利用80g/L葡萄糖生成15g/L的丁醇，总溶剂产量达到了23.47g/L。然而，进一步提高底物浓度则不利于提高溶剂产量。因此，提高菌株利用底物的能力将有可能进一步提高丁醇产量，降低丁醇的生产成本。Thankyou