秸秆五、六碳糖共发酵产琥珀酸的菌株分离、选育及代谢研究

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1、合肥工业大学博士学位论文秸秆五、六碳糖共发酵产琥珀酸的菌株分离、选育及代谢研究姓名：李兴江申请学位级别：博士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：姜绍通20090501琥珀酸合成所需，可这种矛盾却能被乙酸的代谢所缓解，这是由于1摩尔乙酰辅酶A转化为乙酸过程中净增2摩尔NADI-I，这大大缓解了细胞内H供体不足的矛盾，反之，突变株乙酸流量的降低则加剧了H供体不足的矛盾，因此应对本突变株进行其他方式的调控以及进行乙醇降低选育。(4)通过定点筛得到一株乙醇代谢缺陷的复合突变株，由于在乙醇脱氢酶基因中间成功引入了“T从”终止密码子，乙醇脱氢酶酶活显著降低，流量分

2、析显示乙醇流量明显降低以及琥珀酸流量得到了一定提升。由于细胞仍处于H还原力不足的状态，琥珀酸上升的程度远低于乙醇降低的程度，对于复合突变株而言，由于H电子供体平衡没有得到根本改善，其生产琥珀酸潜力没有得到彻底挖掘，因此应做进一步的代谢调控。(5)通过氢气、0RP以及E肝／HMP流量比的调控，围绕H电子供体的代谢得到了很好地平衡，因此琥珀酸的流量最终得到了显著的提升。同时，当采用碳酸镁代替碳酸钙作为发酵过程中和剂时，作为五碳糖木糖代谢关键酶的木酮糖激酶被进一步激活，这最终促进了五、六碳糖的共发酵。(6)在单因素试验基础上的正交试验结果表明主要的离子及生物

3、素浓度(retool／L)采用如下条件时产酸较佳：镁离子6．O、锰离子0．9、亚铁离子0．6、锌离子1．5、V∞0．005、V艏0．012、V叭0．003及vB。。O．01。进一步的神经网络分析表明，当最佳条件为二氧化碳体积含量67％、氢气4．8％及生物素浓度5．9mmol／L时，发酵产酸明显提高，同时对比分析表明，与响应曲面的回归分析相比，神经网络具有更高的仿真及预测能力。．(7)通过线性及非线性模型分析了菌体生长动力学及产物合成动力学，结果表明非线性模拟能够比较精确的反应发酵过程中的菌体生长及产物合成。最终表明所得到菌体生长动力学模型及产物合成动力

4、学模型分别为：5．40·脚f0．241·t一3．563)r=一1+EXP(0．241·t一3．563)p=一雨面3．3面572而·5．4面0一t-0．1386·器叱(1+脚(0．241·t-3．563))0241+16．1282‘1+E肛(O．241·f一3．563)．、关键词：产琥珀放线杆菌：代谢通量：选育；H电子供体；发酵动力学Isolation，metabolismandbreedingofastrainproducingsuccinicacidwithcropstrawhydrolytesincludingpentoseandhexoseAbs

5、tractAsamemberoftheC4-dicarboxylicacidfamily,succinicacidcallbeutiliT_越notonlyasendproduct，butalso硒a弘洲orforavarietyoffinechemicals，including1,4-butanediol，tetrahydroforan,y-butyrolactone，phenyl-products，biodegradablepolymersPBSand80OILAlthoughsuccinicacidiscurrentlyproducedpredo

6、minantlyfrompetrochemicalprecursorsthroughreductionofmaleicanhydride，oncesuccinicacidcouldbeproducedfrombiomass，thelowercostwouldallowittocompetewithmorechemicalscurrentlyproducedfrompetrolenm-basedfeedstocks．Theresultwouldbeasignificantreductionintheuseofpetroleumresources．Comp

7、arisonwiththebioalcoholproduction，thesuccinicacidfermentationhasprominentadvantage，consideringitssubstratcconversionyieldOVer100％theoreticallyanditscharacteroffixingC02，eVenthoughthecurrentresearchofbioalcoholwashotterthanthatofsuccinicacid．OncethefermentationtechnicsWasscaled-u

8、psuccessfully,wewouldsetupagreenplatformbyconve