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。     

以木质纤维素原料生产生物丁醇的研究进展

<正>为促进纤维素丁醇产业的发展,并为生物丁醇研究提供借鉴,文章介绍了生物丁醇发展的历史与其工艺流程,分析了纤维素丁醇生产中不同技术的优缺点以及瓶颈。同时结合生物炼制技术,提出提高其生产性能的建议。     

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。     

利用甜菜糖蜜补料发酵生产丁醇

从土壤中分离出1株适合利用甜菜糖蜜发酵生产丁醇的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)2N,通过优化发酵条件,得到最适发酵温度为33℃,玉米浆最适添加量为15g/L,发现甜菜糖蜜中还原糖质量浓度高于50g/L时影响菌株的生长和溶剂生产。以补料分批发酵方式降低底物抑制,33℃发酵48h后,丁醇和总溶剂的质量浓度分别达到14.15g/L和19.65g/L,丁醇质量分数超过70%。     

纤维二糖发酵生产丙酮丁醇

分别考察C.acetobutylicum 810705、810706以不同浓度的麸皮和玉米粉添加物作为营养元素,纤维二糖直接进行丙酮丁醇(ABE)发酵的结果,发现2株菌对于玉米粉和麸皮的浓度变化趋势一致,C.acetobutylicum 810706转化率较高。纤维二糖ABE发酵工艺条件表明:玉米粉添加量为总糖含量的30%、底物糖质量浓度60 g/L,pH 6.5、温度35℃时,C.acetobutylicum 810706转化率达到37.38%,总溶剂质量浓度22.43 g/L,比葡萄糖、木糖ABE发酵转化率高。模拟纤维素酶水解产物配制混合糖培养基,其溶剂转化率较单独的葡萄糖、木糖发酵的转化率高,为34.95%。对比纤维素酶水解条件,C.acetobutylicum 810706具有优良的纤维素酶水解同步糖化ABE发酵能力。     

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%。     

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。     

糖蜜发酵生产丙酮丁醇的研究

分离选育出４株丙酮丁醇发酵菌种,分别编号为：ＣＬＳ．００１,００２,００３,００４,都属厌氧核状芽孢杆菌,它们可利用糖蜜发酵产生丙酮和丁醇。经正交试验,选出最佳发酵条件。分离株ＣＬＳ．００４在糖蜜浓度１０￣１５ＢＸ、３５￣３８℃、ｐＨ６．８￣７．２条件下,发酵总溶剂的生成率和糖利用率分别可达到３０％和８５％以上。     

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.     

BP公司和杜邦公司致力生产生物丁醇

BP公司,欧洲最大的油脂公司,日前正在和化学巨头DuPont公司合作开发新一代生物燃料。这两家公司计划推出他们的首个产品——正丁醇（称之为生物丁醇）,并将在2007年作为汽油的添加剂进入英国市场。BP和DuPont公司与不列颠糖公司（British Sugar,英国食品协会的子公司）一起,把英国最大的以甜菜为原料的乙醇发酵厂,转为年产30 000t丁醇的发酵厂。     

L-肉碱的生理功能与生物学方法生产

L-肉碱是动物体内与脂肪酸代谢有关的化合物。它的主要功能是做为载体将长链脂肪酸从线粒体膜外运送到膜内促进脂肪酸的β-氧化。当动物因先天性或代谢性疾病引起体内肉碱缺乏时,会使机体乏力和产生许多心血管疾病。目前L-肉碱除以强化营养用于婴儿和体弱多病者外,还做为药物用于降低血脂、减肥和医治心血管疾病,由于其疗效显著正引起人们的极大兴趣与关注,并正通过生物酶和微生物的转化合成方法对其生产进行积极的研究和开发。     

大肠杆菌异源生产丁醇途径组装及启动子优化

启动子优化是合成生物学研究的重要工具,可以通过不同强度的启动子调控基因转录水平以优化生物途径。丁醇是一种多用途的基础化工原料,目前有很多代谢工程手段应用在大肠杆菌的丁醇异源表达中,但是并没有进行启动子的精细调控。文中以大肠杆菌为宿主构建异源丁醇合成途径,通过DNA assembler的方法一步组装不同强度启动子组合的丁醇合成途径以优化丁醇合成。以强启动子Alper PLTetO1或弱启动子Alper BB转录硫解酶,以强启动子Braatsch 20或弱启动子Braatsch 10转录丁醇合成操纵子,共构建成4种不同质粒。结果表明以AlperPLTetO1转录硫解酶,Braatsch 10转录丁醇合成操纵子的组合获得最高的丁醇产量28 mg/L,与其他组合相比丁醇产量提高了3~5倍。     

酵母浸粉刺激以木薯为原料的丁醇生产的发酵相转型

在7L静态厌氧发酵罐下,使用"非粮"作物木薯替代玉米淀粉开展丁醇发酵。无论是传统发酵还是油醇萃取发酵,木薯粉丁醇发酵的性能均远不及以玉米淀粉为原料时的水平,主要体现在发酵产酸相向溶剂生产相的转型严重迟延或无法转型、发酵时间长、丁醇生产效率低。实验结果表明,当发酵相转型迟延出现后,添加2.5g/L的酵母浸粉,可以刺激丁酸/乙酸向丁醇/丙酮的转化、转型延迟时间缩短10~30h左右。在此条件下,传统和萃取发酵方式下的丁醇总产量分别达到12.95g/L和29.81g/L,丁醇生产效率与使用玉米淀粉为原料时基本持平。     

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。     

利用以废弃毕赤酵母为氮源的丁酸发酵上清液和葡萄糖高效生产具有高丁醇/丙酮比特征的生物丁醇

【背景】生物丁醇是高效的液态燃料。丁醇发酵,也称丙酮-丁醇-乙醇(Acetone-Butanol-Ethanol,ABE)发酵,其发酵的产品是丁醇、丙酮和乙醇的混合物,主产物丁醇与主要副产物丙酮的质量比率(B/A比)约为2.0。【目的】丁酸是ABE发酵合成丁醇的重要前体物质,以丁酸/葡萄糖为双底物可以高效生产具有以高B/A比为特征的丁醇,提高ABE发酵产品的品质。【方法】7L厌氧发酵罐下,以玉米淀粉/废弃毕赤酵母处理液为原料得到的丁酸发酵上清液与葡萄糖溶液直接复配作为ABE发酵培养基,并按需要在发酵途中添加该上清液和浓缩葡萄糖溶液。【结果】与使用150 g/L玉米淀粉的传统ABE发酵相比,丁醇浓度保持在12.7-12.8 g/L的较高水平,B/A比从2.0大幅提高到4.4-5.0,丁醇对总碳源的得率从0.32-0.34提升至0.39-0.41 (摩尔基准),丁酸/葡萄糖质量消耗比高达37%-53%。【结论】ABE发酵性能的改善得益于丁酸发酵上清液中丁酸、寡糖和氨基酸等得到了有效利用,NADH利用效率大幅提高。该发酵策略节省了ABE发酵的原料和操作成本,大幅降低了丁酸发酵上清液中残存的寡糖浓度,还可根据市场供需和产品价格变化的状况实现发酵产品的多样性和生产操作的灵活性,具有良好的经济和环保意义。     

不同方法生产的短棒状杆菌生物学活性比较

提高短棒状杆菌疫苗临床疗效,解决接种后局部硬结,发烧等不良副反应。在菌体菌苗的基础上,采用超声、破碎、离心、胰酶消化脱脂的方法提取细胞壁做脾激活抑瘤试验生物学检定。结果显示,纯化的短棒状杆菌细胞壁可使小鼠脾激活指数达到4.06。能抑制艾氏腹水瘤的生长,而菌体脾指数3.18。实验证实,纯化的短棒杆菌细胞壁菌苗的活性好于菌体菌苗。     

拜氏梭菌Clostridium beijerinckii NCIMB 8052发酵玉米皮生产丁醇

玉米皮作为玉米淀粉加工的副产物,是一种可用于生产液体燃料的潜在廉价优质的生物质资源。本文以玉米皮为原料,对拜氏梭菌发酵生产丁醇进行了研究。实验结果表明,玉米皮首先在最优的预处理温度140℃下使用0.5%硫酸水溶液以固液比1∶8处理20 min,再添加200 IU/g底物糖化酶、1.0 IU/g底物木聚糖酶进行酶解,可以使原料中的淀粉和半纤维素转化为可发酵糖,此时水解液中的总糖浓度为50.46 g/L。然后使用1.0%的活性炭对水解液进行脱毒处理以去除发酵抑制物,再进行丁醇发酵,丁醇产量为9.72 g/L,总溶剂产量可达14.09 g/L,糖醇转化率为35.1%。上述研究结果证明玉米皮作为一种粮食加工废弃物用于液体燃料丁醇的生产在技术上是完全可行的。     

利用Tn5转座子介导突变提高大肠杆菌丁醇生产水平

目前,对于构建高产丁醇大肠杆菌工程菌株的工作,主要是对丁醇通路和相关途径的基因进行理性改造。为进一步提升菌株的丁醇生产能力,需要发掘基因组上可影响丁醇生产能力的基因,但这很难通过已有认识或计算机模型进行预测。本工作以一株实验室前期构建的产丁醇大肠杆菌工程菌株为研究对象,利用Tn5转座子构建了一个含有1 196个菌株的突变文库。丙酮酸是丁醇的前体,并且在发酵终产物中,副产物丙酮酸的含量与丁醇的含量呈反相关,因此,可以利用丙酮酸的含量来间接反映丁醇的含量,而丙酮酸可用二硝基苯肼显色法进行快速测定,基于此,建立了96孔板——酶标仪快速筛选方法。利用该方法成功筛选到了比对照菌株丁醇产量提高了29%、49%、56%的3个突变体菌株。利用反向PCR及测序的方法,确定了其转座子插入位置分别为:pyk A、tdk、cad C基因。这些基因可以作为进一步提高菌株丁醇产量的靶点,同时这种利用Tn5转座子筛选基因靶标的策略也为构建其他微生物细胞工厂提供了新思路。