高产丁醇菌种的选育及代谢副产物对丁醇发酵影响的研究

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1、国内图书分类号：Q939.9学校代码：10213国际图书分类号：579密级：公开理学硕士学位论文高产丁醇菌种的选育及代谢副产物对丁醇发酵影响的研究硕士研究生：姜成导师：杨谦教授申请学位：理学硕士学科：生物学所在单位：生命科学与技术学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:Q939.9U.D.C:579DissertationfortheMasterDegreeinScienceISOLATIONOFBUTANOL-PRODUCINGBACTERIAANDITSMETABOLISMBY-PRODUCTSINFLUENC

2、EONFERMENTATIONCandidate：JiangChengSupervisor：Prof.YangQianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：BiologyAffiliation：SchoolofLifeScienceandTechnologyDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要随着化石燃料的减少和环境污染的加剧,能源危机已经成为

3、一个世界性的问题。为了寻找新型可再生清洁能源，各国的科研工作者们进行了积极地探索。最初，人们将目光集中在生物乙醇上，并取得了一定的成果。但是，随着科学技术的发展，人们发现生物乙醇存在很多缺陷，并不能满足当前汽车的行业对燃料的要求。而相比传统生物能源乙醇，丁醇的优势在于更高的燃烧值；可以以更高的比例与汽油混合，不必改装现有的发动机设备；腐蚀性更低，更易于储存运输，不必对现有的油气运输管道进行大规模改造；同时，丁醇的用途更广泛，生产附加值远远高于乙醇。这些优势，使得生物丁醇逐步成为各国广泛重视和研究的对象。但是，目前利用生物法生产丁醇仍存在很多不足，如菌株生产能力不

4、强，菌株易退化，生产周期长等。针对目前制约丁醇发酵研究中的主要问题，本课题进行了产丁醇菌种的分离筛选，并对其培养条件进行了优化，同时考察了代谢末端产物对丁醇发酵的影响，论文取得主要成果如下：通过对土壤中的菌种进行富集筛选，获得一株产丁醇量较高且稳定菌株S10。对菌株S10进行基因组DNA提取回收，特异性扩增其16SrDNA，测定其序列全长为1535bp。采用NCBI数据库中的NucleotideBlast进行序列比对，通过分子生物学分析，确定菌株S10为梭菌属。经过形态学观察和生理生化鉴定，辅以Neighbor-Joining进化树分析，确定菌株为玫瑰色梭菌（C

5、.roseum）中一个菌株，并将其命名为玫瑰色梭菌S10。对菌株S10的培养条件进行Plaekett-Burman实验，确定了磷酸二氢钾，硫酸镁，葡萄糖三个因素对菌株生产丁醇影响最显著。然后针对这三个因素进行了响应面优化，确定了培养基的最佳配方，使产量由4.063g/L上升到4.204g/L。为了进一步提高丁醇产量，在优化后的培养基中添加有机酸盐以调整代谢流向。通过添加时间点实验，确定了最佳的有机酸盐添加时间为指数生长期末期。之后利用响应面优化，确定了最适的添加比例。分析实验结果发现，不添加乙酸钠，而只添加2.57g/L的丁酸钠，丁醇产量即可达到最大的5.808

6、g/L，相比未进行调控时提高了38.15%。关键词：生物丁醇；梭菌；响应面优化；代谢调节；有机酸-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWiththereductionoffossilfuelandtheincreasingpollution,theenergycrisishasalreadybecomeaglobalproblem.Tofindnewandrenewablecleanenergy,researchersfromtheglobalareactivelyexploring.Initially,peoplepaytheirfocusonb

7、io-ethanol,andhaveachievedcertainresults.However,withthedevelopmentofscienceandtechnology,onbio-ethanol,therearemanydefects,andcannotmeettherequirementsoftheautomotiveindustryforfuel.Comparedwithtraditionalthebio-energy-ethanol,butanolhasthehighervalue-addedproduct,anditismoresuitabl

8、eforautomoti