提高丙酮丁醇梭菌产溶剂稳定性及防止退化的研究

在丙酮丁醇梭菌连续传代过程中,添加乙酸钠可增强其稳定性,同时在未添加乙酸钠的发酵液中分离获得溶剂产量明显降低的退化菌株DNU83,其丁醇产量为2.33 g·L-1,仅为初始菌株的1/6.培养基中添加乙酸钠、丁酸钠或K2 HPO4等弱酸盐均可恢复退化菌株的产溶剂能力,如同时添加苄基紫精,可显著促进丁醇合成.7％玉米培养基中添加4 g·L -1 K2 HPO4和30 mg·L-1苄基紫精,丁醇产量可达18.01 g·L-1,总溶剂21.59 g·L-1,丁醇比为83.43％,丁醇产量较未退化菌株NU22提高24.09％.     

微生物耐受乙醇与丁醇机制及其在生物燃料生产与生物转化中的应用

生物法获取乙醇与丁醇过程中有机溶剂的毒性是生产菌重要环境胁迫因素之一,且当有机溶剂超过一定浓度时便会抑制微生物的生长,甚至引起微生物的死亡,因此提高工业微生物的有机溶剂耐受性对工业生产具有重要的意义。对微生物乙醇及丁醇耐受机制的研究可为选育具有较强溶剂耐受菌提供理论基础。本文系统介绍了微生物耐受乙醇与丁醇的机制,并对其在生物燃料生产及生物转化中面临的机遇与挑战等问题进行简要的评述。     

不同育种技术在乙醇及丁醇高产菌株选育中的应用

利用微生物发酵进行能源物质的生产是开发新型可再生能源的重要手段。在工业化生产过程中,由于高温、渗透压及产物毒性效应等不良环境因素,常导致生产菌株的多种重要生理功能发生改变,从而降低产物转化效率。因此,获取高产及抗逆性强的优良菌株是提高生物燃料工业化进程的重要途径之一。本文以乙醇与丁醇生产菌株为研究对象,系统阐述当前提高生产菌株发酵性能的各种育种手段,并对其在工业化生产过程中所面临的机遇与挑战进行简要评述。     

富油微藻的筛选及其产油能力的评价

【目的】筛选具有较快生长速率及较强产油能力的微藻,探究所获得微藻的生理生化性能及不同培养方式对其生物量、产油能力、碳消耗等生长特性的影响与藻种对pH的适应能力。【方法】通过磷酸香草醛测定法及尼罗红染色对微藻进行初筛复筛,通过设置光合自养、异养和混养等3种培养方式,并采用气质联用等方法,研究不同培养方式对所获微藻生长特性、所产油脂脂肪酸组成以及碳代谢等方面的影响。【结果】筛选出两株产油能力较强的藻株H、Z_8,其油脂产量分别可达1.14±0.05 g/L和1.33±0.10 g/L,经形态观察和分子生物学鉴定初步表明藻株H属布朗单针藻(Chlorolobion braunii)、藻株Z_8属链带藻(Desmodesmus intermedius)。构建了不同培养方式下微藻动力学模型,H、Z_8属于生长偶联型。当培养环境的pH处于6.0–9.0,对藻株H、Z_8的总脂量与生物量无明显差异(P0.05)。【结论】筛选获得的藻株H、Z_8中C16与C18脂肪酸占总脂肪酸的比率能达到90%以上。藻种在混养条件下生物量积累优于异养,但异养条件下更加有利于油脂的积累,且H、Z_8均具有较为宽泛的pH适应能力,是具有一定产业化应用潜力的优良产油藻株。     

利用木质纤维素生产丁醇的研究进展

随着化石燃料的逐年减少,以生物质为原料的生物能源研究近年来成为能源领域的研究热点,充分利用可再生生物质为发展经济的生物燃料生产工艺提供了一个极好的机会。与燃料乙醇和生物柴油相比,生物丁醇更具有优越性,以可再生木质纤维素生物质为原料进行发酵生产丁醇在近年来被广泛的研究。对于利用可再生生物质为原料生产丁醇,需要解决原料的选择、产品收率低、抑制物对生产菌株毒性等问题。本文对以木质纤维素生物质为原料进行生物丁醇发酵过程中的原料预处理、抑制物对丁醇生产菌的影响,以及水解液的脱毒和耐抑制物菌株的选育等方面进行综述,并对以木质纤维素生产燃料丁醇所面临的机遇与问题进行了简要评述。     

两步法培养对丰富栅藻脂肪酸和氨基酸的影响

为了提高丰富栅藻的油脂产量和评估培养条件对其营养成分的影响,对丰富栅藻的培养基正交优化后,对其进行两步法培养并分析培养前后的脂肪酸和氨基酸的变化。结果表明：两步法培养后丰富栅藻的生物量、油脂含量和油脂产量分别达到23.57 g/L、33.49%和7.58 g/L; 丰富栅藻的单不饱和脂肪酸（MUFAs）特别是C18：1（n-9）的相对含量有所上升,但是饱和脂肪酸（SFAs）和多不饱和脂肪酸（PUFAs）的相对含量有所下降; 氨基酸特别是必需氨基酸的总量降低; 但丝氨酸和蛋氨酸的含量却略有增加。     

萃取耦合发酵工艺生产丁醇研究

萃取耦合发酵可有效减弱产物抑制和提高底物利用效率,本文就萃取耦合发酵生产丁醇工艺中的萃取剂的选择、萃取剂加入量、底物浓度等发酵条件进行了研究。结果表明:最佳萃取剂为大豆油生物柴油,油水比为3∶5,发酵过程无需搅拌,静置发酵为宜,在发酵之初加入萃取剂。分别以玉米和木薯为发酵底物,确定其最适底物浓度为100 g/L,以玉米为原料萃取耦合发酵中丁醇和总溶剂产量分别为18.17 g/L和29.31 g/L。以木薯为原料萃取耦合发酵生产丁醇及总溶剂产量比传统发酵分别提高了48.69%和51.80%。     

代谢组学研究进展及其应用

代谢组学是系统生物学的重要组成部分,其通过研究生物体代谢物的变化来认识生命体的生理与生化状态,从而找出其中隐藏的规律。对代谢组学的含义,研究任务进行介绍;综述代谢组学的产生和技术平台及其在植物、微生物、疾病诊断及毒物学等领域的应用,并对代谢组学的发展趋势以及面临的挑战等问题进行评述。     

产油微藻筛选和鉴定及其产油性能的研究

为了筛选具有产油能力的微藻,从自然界水体中分离出14株微藻,根据形态特点对它们进行了初步鉴定。对其中12株微藻在自养和异养条件下的生长特性和产油性能进行了比较。通过微藻的生长曲线,生物量和油脂含量等指标,从中筛选出高产藻株并对该藻株进行了分子生物学鉴定。结果表明:藻株Y06在12种微藻中的油脂产量和产率最高,经18S rDNA鉴定确定为栅藻(Scenedesmus abundans)。藻株Y06在自养条件下的油脂产率为9.40 mg/(L.d),在异养条件下的油脂产率为201.29 mg/(L.d)。