微生物丙酮丁醇

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1、丙酮丁醇梭菌Clostridiumacetobutylicum基本特点丙酮丁醇发酵影响丙酮丁醇发酵的因素展望丙酮丁醇梭菌一种革兰染色阳性、细胞呈梭状、细胞大小(0.6～0.9)μm×(2.4～4.7)μm，常含细菌淀粉粒，以周生鞭毛运动。表面菌落圆形、突起，直径3～5mm，边缘不规则，色灰白，半透明，表面有光泽。严格厌氧，能分解蛋白质和糖类；生物素和对氨基苯甲酸作生长因子。产生大量的丙酮、丁醇和乙醇等溶剂，是重要的工业发酵菌种。广泛分布于土壤和谷物等种子表面。基本特点丙酮丁醇发酵丙酮丁醇是优良的有机溶剂和重要的化

2、工原料，广泛应用于化工、塑料、有机合成、油漆等工业。丁醇作为燃料，其热值和汽油相当，远高于乙醇，随着石油资源的匮乏，丁醇显示出在能源方面的实用价值。丙酮丁醇发酵是一项传统的大宗发酵，我国从建国初期开始利用玉米粉进行丙酮丁醇发酵的工业化生产，同时也形成了稳定的发酵工艺。由于石化工业的发展，丙酮丁醇发酵逐渐衰退。但是随着石化资源的耗竭和温室效应等环境问题的日益突出，利用可再生资源生产化工原料和能源物质受到高度重视。丙酮丁醇发酵重新显示出竞争优势，菌种选育和发酵工艺的改进已经取得较大的进步。代谢机理产酸期发酵起始阶段，

3、PH6.0~7.0，合成代谢分解代谢的进行产生大量丁酸和乙酸，伴随PH降低到5.0产生气体二氧化碳，氢气。发酵液酸度急剧上升。主要产物：乙酸、丁酸产溶剂期丙酮丁醇梭菌生长处于稳定期，发酵液的还原倾向增强，乙酸、丁酸等被还原成丙酮、丁醇等新的产物，PH上升，进入产溶剂期。主要产物：丙酮、丁醇产酸代谢葡萄糖是丙酮丁醇菌容易利用的糖类，经过糖酵解（EMP）途径产生丙酮酸。丙酮酸和CoA在丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶（b）的作用下生成乙酰-CoA，同时产生CO2。在乙酸的形成过程中，磷酸酰基转移酶（PTA）(g)催化乙酰

4、-CoA生成酰基磷酸酯，接着在乙酸激酶（AK）(h)的催化下生成乙酸。乙酰-CoA在硫激酶(i)、3-羟基丁酰-CoA脱氢酶(j)、巴豆酶(k)和丁酰-CoA脱氢酶(l)4种酶的催化下生成丁酰-CoA，然后经磷酸丁酰转移酶（PTB）(m)催化生成丁酰磷酸盐，最后丁酰磷酸盐经丁酸激酶(n)去磷酸化，生成丁酸。产溶剂代谢乙酰乙酰-CoA∶乙酸/丁酸∶CoA转移酶(s)是溶剂形成途径中的关键酶之一，有广泛的羧酸特异性，能催化乙酸或者丁酸的CoA转移反应。乙酰乙酰-CoA转移酶在转化乙酰乙酰-CoA为乙酰乙酸的过程中可以

5、利用乙酸或丁酸作为CoA接受体，而乙酰乙酸脱羧形成丙酮。乙酸和丁酸在乙酰乙酰-CoA∶乙酸/丁酸∶CoA转移酶的催化下重利用，分别生成乙酰-CoA和丁酰-CoA。丁酰-CoA经过两步还原生成丁醇。影响丙酮丁醇发酵的因素溶剂的终浓度低一般发酵后总溶剂的质量浓度在15～18g/L，因此产品分离的成本占总成本很大的比例。丁醇对菌种的毒性大由于丁醇对细胞的毒性，当发酵液中丁醇的质量浓度达到11g/L时，50%左右的微生物因受丁醇的抑制而不能生长，从而影响了最终的溶剂浓度。溶剂产率低产物比例不符合需要一般丙酮丁醇发酵中，产

6、物丙酮、丁醇、乙醇的比例大概为3∶6∶1，而实际上需要更高比例的丁醇。发酵原料价格较高目前丙酮丁醇发酵最常用的原料是玉米和糖蜜，而这些原料的价格相对较高，使得生产成本较高。展望随着石油资源短缺,石油价格的不断上扬,以及人们对能源、环境问题重视程度的提高,这给微生物发酵技术在未来化工生产中带来了新的发展机遇;同时,随着生物工程技术的发展,微生物发酵法对原料的选择性会不断增大,除了淀粉质原料外,纤维质原料会逐渐被开发利用,纤维质原料是一种取之不尽的可再生的廉价原料;另外,发酵工艺技术,装备技术,也在高速度的发展,届时

7、生物法的生产成本会大大降低,生物化工市场前景一片广阔。ThankYou!LOGO