丙酮丁醇梭菌丁醇耐受性

丁醇在发酵培养基中的积累所产生的毒性问题是限制丁醇产量的重要因素,然而对于Clostridium acetobutylicum是如何适应丁醇胁迫,进而调节菌体生长和代谢的,目前尚缺乏系统研究,不能全面揭示C.acetobutylicum的丁醇耐受性机制.对丙酮丁醇梭菌丁醇耐受性有关的研究成果进行了综述,旨在深入理解菌株丁醇耐受性发生改变的相关分子基础.希望为进行微生物丁醇耐受性分子机制的改造、提高菌株的丁醇耐受性提供新的研究思路.     

丙酮丁醇梭菌XY16丁醇发酵特性

以诱变选育的1株突变菌株丙酮丁醇梭菌XY16为对象,对影响该菌发酵特性的相关因素(N源、生长因子、热激)进行研究。结果显示:无机N源乙酸铵比其他N源更有利于丙酮丁醇的发酵,玉米浆或玉米蛋白可以直接替代生长因子进行丙酮丁醇发酵,热激可以提高总溶剂产量,最高可以达到21.28 g/L。该菌还可以同时利用葡萄糖和木糖,当葡萄糖利用完后,木糖才能被有效利用。     

丙酮丁醇梭菌发酵菊芋汁生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum L7发酵菊芋汁酸水解液生产丁醇进行了初步研究。实验结果表明,以该水解液为底物生产丁醇,不需要添加氮源和生长因子。当水解液初始糖浓度为48.36 g/L时,其发酵性能与以果糖为碳源的对照组基本相同,发酵终点丁醇浓度为8.67 g/L,丁醇、丙酮和乙醇的比例为0.58∶0.36∶0.06,但与以葡萄糖为碳源的对照组相比,发酵时间明显延长,表明该菌株葡萄糖转运能力强于果糖。当水解液初始糖浓度提高到62.87 g/L时,发酵终点残糖浓度从3.09 g/L增加到3.26 g/L,但丁醇浓度却提高到11.21 g/L,丁醇、丙酮和乙醇的比例相应为0.64∶0.29∶0.05,表明适量糖过剩有助于C.acetobutylicum L7胞内代谢从丙酮合成向丁醇合成途径调节;继续提高水解液初始糖浓度,发酵终点残糖浓度迅速升高,丁醇生产的技术经济指标受到明显影响。     

利用核糖体工程选育丙酮丁醇菌提高丁醇产量

利用核糖体工程技术对丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum L7进行诱变筛选,以获得丁醇高产菌株。使用链霉素诱变C.acetobutylicum L7并结合设计的平板转接逐次提高链霉素浓度的筛选路线,获得丁醇产量较高的菌株S3。结果表明,S3丁醇产量为(12.48±0.03)g/L,乙醇产量为(1.70±0.07)g/L,相对于原始菌分别提高了11.2%及50%;丁醇/葡萄糖转化率由原始菌的0.19提高到0.22,丁醇生产率达到0.24 g/(L.h),相比提高30.5%;耐受丁醇浓度由原始菌的12 g/L提高到14 g/L;发酵液粘度下降到4 mPa/s,同比降低了60%,利于后续分离工作的进行,降低发酵成本。进一步研究工作表明,S3菌株遗传稳定性良好。因此,核糖体工程技术是一种选育丁醇高产菌株的有效方法。     

高丁醇比丙酮丁醇梭菌的选育与应用

设计了专一性分离方法,从土样中分离了多株能产生溶剂的梭苗,经多次单细胞分离、纯化,再经亚硝基胍和甲基磺酸乙酯诱变和抗性筛选,获得几株高丁醇的丙酮丁醇梭菌。对高产菌株的性状稳定性、发酵过程、混合原料应用、温度的影响进行了研究。结果证明菌株性状稳定,丁醇产量为总溶剂的７０％;过程为典型的丙酮丁醇发酵,对温度可耐受到３９－４０℃;能利用玉米和薯干,玉米和高梁进行正常发酵。菌株已在百吨生产罐,连续应用一年     

纤维燃料丁醇研究进展

随着能源危机与粮食安全问题的日趋加重,以纤维质为原料生产石油替代燃料已成为生物质能研究的重点。分析了丁醇作为燃料的优点,归纳了丁醇发酵微生物的种类与研究现状,综述了纤维原料生产燃料丁醇的研究进展,最后对我国纤维燃料丁醇的产业化优势和前景进行了分析与展望。     

生物丁醇发酵研究进展

随着化石燃料的枯竭及环境污染的日趋严重,生物燃料等清洁可再生能源已成为世界各国研究开发的热点。生物丁醇以其燃烧值高,能量密度大,污染轻,以及可与汽油以任意比例互溶等特点,成为新一代可再生资源研究开发的重点。尽管生物丁醇目前前景广阔,但传统丙酮-丁醇-乙醇(Acetone-butanol-ethanol,ABE)发酵途径生产成本高且产率低限制了其商业化生产。为了有效降低原材料成本,实现廉价生物材料的工业转换,基于生物质资源的经济型发酵工艺成为研究热点;通过外源添加的技术手段,快速揭示发酵体系下菌株表型及发酵性能变化对于系统阐述菌株代谢水平与基因水平交叉作用规律具有一定理论意义。此外,随着全基因组测序及相关组学工程技术手段的发展,围绕代谢网络结构改造,阻断非丁醇代谢合成通路,明确胁迫调控机制,解除相关代谢调控等方面内容,对产丁醇梭菌进行内源改造,以期提高丁醇代谢合成能力及丁醇耐受性的研究也逐步深入。基于丁醇发酵生物质资源开发,代谢宏观调控策略及菌种选育等方面研究进展,讨论了生物丁醇生产代谢过程中的瓶颈问题,并对生物丁醇发展前景进行展望,旨为工程菌的构建和基于过程工程技术的代谢调控提供理论依据。     

以生物学方法生产丁醇

通过生物技术方法,以一氧化碳为原料生产工业化学制剂,这方面一直不太乐观,不过,最近的研究工作有可能改变这一状况。密歇根生物技术研究所(Lansing,MI)及密歇根州立大学(East Lansing,MI)的研究人员已研究出一套新的发酵系统,可将一氧化碳直接转化为丁醇。丁醇不仅是一种重要的工业化合物,而且可能成为燃料添加剂。经过进一步细致研究,他们相信他们的丁醇细菌-甲基营养菌体系将比目前大多采用的催化转化法更经济。有人预想,下个世纪初,一氧化     

丁醇产生菌育种研究进展

生物丁醇产业因发酵法的产量、产率和比例低等原因受到限制。菌种改良是解决问题的一个重要和根本的策略。诱变育种仍然是工业育种的主要方法,复合诱变和理性化筛选更有效。基因工程育种对丙酮丁醇梭菌和大肠杆菌丁醇合成途径进行改造和构建优化,还可改造途径外影响合成的其它基因,以获得高产菌株,发展最为迅猛,但效果仍低于诱变育种。今后的菌种改良方向仍为提高产量和比例。     

生物发酵产丁醇研究进展

丁醇作为新一代生物燃料,已成为世界研究的热点。利用可再生原料通过微生物发酵生产丁醇受到人们的普遍关注。目前通过发酵法产丁醇的成本较石化途径高。降低丁醇的生产成本,可以从以下几个方面入手:使用廉价的非粮食原料,开发新的高产低能耗发酵工艺,选育高产丁醇菌株。相信在不久的将来,研究者们将研发出高经济竞争力和可持续发展的丁醇生产工艺。     

生物丁醇代谢工程的研究进展

丁醇作为一种重要的大宗化学品具有广泛的用途,同时又是一种潜在的生物燃料。随着能源与环境危机的日益加重,利用可再生原料通过微生物法生产丁醇受到全世界的普遍关注。代谢工程为定向改造微生物生产丁醇提供了有力的工具。通过改造经典的丙酮丁醇发酵和定向改造模式微生物生产丁醇是生物丁醇研究的两个重要方向。笔者从代谢工程改造的角度评述近5年来生物丁醇研究的进展,同时讨论了生物丁醇研究中需要着力解决的问题。     

丁酸胁迫耦联丙酮丁醇梭菌-酿酒酵母混合培养强化丁醇发酵性能

为改善丁醇发酵性能,提出丁酸胁迫与丙酮丁醇梭菌-酿酒酵母混合培养体系协同作用的新型丁醇发酵优化控制策略.7L发酵罐中,在溶剂生产期(24 h)添加4.0 g/L-broth的丁酸浓缩液和0.2 g-DCW/L-broth的酿酒酵母进行发酵,丁醇浓度、丁醇/丙酮比和总溶剂生产效率与对照相比分别提高35％、43％和79％,达到15.74 g/L、2.83和0.52 g/L/h的最高水平.若将精馏后溶剂混合物作为高效柴油添加剂,柴油添加剂中B∶A∶E比例可达74∶17∶9(w/w)的高水平,产品质量获得显著改善.试验及分析阐明该优化控制策略可大幅诱发赖氨酸的分泌及在梭菌中的吸收/利用,提高梭菌对高丁醇浓度环境的耐受能力,促进丁醇合成;可强化梭菌对底物利用的竞争能力、提高电子往复穿梭传递系统中还原力再生速率、产生更多用于丁醇合成的NADH.两者的协同作用大幅提高了丁醇发酵的整体性能.     

小麦淀粉废水发酵生产丁醇

为降低丁醇发酵的生产成本,以工业废弃物小麦淀粉废水为辅料,在分析废水组成的基础之上补加适当营养成分发酵生产丁醇。选取对丁醇发酵影响最大的木薯浓度、N源种类、N源浓度、无机盐和原料处理方式等因素分别进行考察。结果表明:对于低浓度废水,添加70 g/L木薯、2 g/L酵母粉、1 g/L K2HPO4,原料糊化水解,能够获得较好的摇瓶发酵效果,丁醇和总溶剂产量最高可分别达到14.72和22.65 g/L。在7 L发酵罐水平上,丁醇和总溶剂产量也分别能达到13.51和23.13 g/L。最终,利用生物柴油进行萃取发酵,其溶剂水平得到进一步提高,丁醇和总溶剂产量可分别达到15.13和29.38 g/L。     

两株高丁醇耐受细菌的分离鉴定及其丁醇耐受特性的研究

高浓度丁醇耐受菌株是丁醇异源重组生产的关键因素.本研究对不同环境中耐受丁醇的微生物进行筛选,从自然环境中分离得到两株能够耐受高浓度丁醇的菌株,分别命名为btpz-4-1和btpz-6-3,它们耐受丁醇的浓度达到了25 g/L.通过分子标记物16S rDNA的鉴定以及分子系统进化树的分析,btpz-4-1被鉴定为Lactobacillus mucosae,btpz-6-3被鉴定为Pediococcus pentosaceus.同时,对它们的生理特性进行研究,结果显示btpz-4-1和btpz-6-3的最适生长温度分别为45℃和42℃,最适生长pH分别为6.0和6.5.     

丙酮丁醇梭菌的遗传操作系统

丙酮丁醇梭菌是极具潜力的替代燃料——生物丁醇的合成菌,受到各国研究者的普遍关注。丙酮丁醇梭菌菌株改造是生物丁醇产业化进程中的一项重要工作,其中遗传操作是核心内容之一。以下对丙酮丁醇梭菌的遗传操作系统的发展历史、种类和原理进行了综述,分析了目前几种遗传操作系统的局限性,并对其发展进行了展望。     

生物丁醇：新生代生物能源

随着石油资源的大量消耗及其价格的不断攀升,世界上许多化学公司已经开始进行重大的战略转向,用生物资源代替石油资源,用生物技术路线代替化学技术路线进行生物燃料及化学品的生产。一种新生代生物能源——生物丁醇正在进入人们的视野。     

制造生物燃料丁醇的新技术

木质茎、稻草、农业残余物、玉米纤维和外皮都含有大量的纤维素和部分木质素,这些木质纤维材料都可用于制造生物丁醇。丁醇被认为是一种优于乙醇的生物燃料,因为它的腐蚀性更小,热量值更高。如同乙醇一样,丁醇也可添加到汽油中。     

高浓度丁醇浸泡及N＋束注入诱变双重作用筛选丁醇高产菌

通过高浓度丁醇浸泡处理丙酮丁醇梭菌（Clostridiumacetobutylicum）CL-2,筛选得到一株丁醇耐受能力提高并溶剂产量增加的菌株BR30—2,丁醇产量达11．77g/L,比CL-2提高了16．65％。以BR30—2作为出发菌株,进行N＋束注入诱变,筛选得到高产菌株BH．9,丁醇产量达14．5g/L,总溶剂为23．14g／L。在BH-9发酵过程中添加0．1％丁酸钠,丁醇产量达到16．59g/L,丁醇比例提高至67．38％。