用于在微氧条件下生产丁醇的共生菌体系和方法技术

本发明专利技术提供一种共生菌体系，其包含产丁醇梭菌和芽孢杆菌，能够在微氧条件下发酵生产丁醇。本发明专利技术还提供上述共生菌体系用于微氧条件下生产丁醇的用途。本发明专利技术进一步提供一种生产丁醇的方法，其包括在微氧条件下在发酵培养基中培养上述共生菌体系从而进行发酵的步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及生物化工
，具体设及一种可W微氧发酵生产下醇的共生菌体 系及微氧发酵生产下醇的方法。
技术介绍
下醇是重要的化工原料，主要用作溶剂，同时在医药工业、塑料工业、有机工业、印 染等方面也具有广泛用途。 近年来受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，发展生物燃料已成为 许多国家提高能源安全、减排溫室气体、应对气候变化的重要措施。在生物燃料领域，生物 乙醇是被普遍看好的汽油调和组分（生产乙醇汽油），但是在使用过程中，生物乙醇存在能 量密度低，蒸气压较高，腐蚀管道，易吸水而产生分层等缺点，成为制约其发展的瓶颈问题。 近年来，下醇在生物燃料领域的发展潜力超过乙醇。与生物乙醇相比，生物下醇的能量密度 和燃料经济性高，蒸汽压低，与汽油的配伍性好，腐蚀性小，便于管道输送。因此，生物下醇 已成为继生物乙醇后又一新型醇类生物燃料产品。 工业上生产下醇的方法有化学合成法（例如，幾基合成法和醇醒缩合法）和发 酵法（参见化学工业出版社组织编写，中国化工产品大全，北京：化学工业出版社，1998， 511-512)： W05] 近年来，随着国际石油价格的剧烈波动W及基于石油资源不可再生性 的共识，发酵法生产丙酬、下醇和乙醇（AB巧的技术重新引起了广泛关注（Ni Y, Sun ZH.民ecent progress on industrial fermentative production of acetone-butanol-ethanol by Clostridium acetobutylicum in China. Appl Microbiol BiOtechnol,2009, 83 (3):415-423;Lee SY, Park JH, Jang SH,et al. Fermentative butanol production by Clostridia. Biotechnol Bioeng,2008, 101 (2):209-228)D 发酵法生产下醇时，因菌种自身生理生化特性，使得发酵培养都维持在严格厌氧 条件下，培养基一般处在静止或低速揽拌下进行，在大规模培养时，不利于发酵初期菌体对 营养基质的吸收W及传质的进行，特别是在非玉米的合成培养基中菌株难W生长。同时，要 采用制氮设备维持发酵的厌氧环境，也增加了固定设备的投资及能耗。 此外，发酵液中的下醇浓度低W及发酵过程中的下醇选择性不高也是导致下醇发 酵缺乏经济竞争力的重要原因。传统的下醇发酵产物中下醇：丙酬：乙醇均为6:3:1。提 高=种成分中主产物下醇的浓度是降低发酵法制造下醇成本的手段之一。然而，传统的发 酵生产中的下醇终浓度维持在13-14g/L左右，难于超过运一阔值的原因在于所生成的产 物特别是了醇对产了醇菌种的毒害作用D因此，在无 法进一步大幅提高发酵产物浓度的情况下，提高发酵过程中作为主发酵产物下醇生物合成 的选择性，减少副产物量来提高下醇比例，降化能耗成为提升生物下醇发酵产业经济性和 竞争力的重要手段。
技术实现思路
本专利技术提供一种共生菌体系，其包含产下醇梭菌和芽抱杆菌，能够在微氧条件下 发酵生产下醇。 W09] 在本专利技术的共生菌体系中，产下醇梭菌是丙酬下醇梭菌（Clostridium acetobutylicum)〇 阳010] 在本专利技术的共生菌体系中，芽抱杆菌是蜡状芽抱杆菌度acilluscereus)。 在本专利技术的优选的实施方式中，产下醇梭菌是保藏号为CGMCC8071的丙酬下醇梭 困困株。 在本专利技术的优选的实施方式中，芽抱杆菌是保藏号为CGMCC8070的蜡状芽抱杆菌 困株。 本专利技术提供一种上述共生菌体系用于生产下醇的用途。 本专利技术提供一种生产下醇的方法，其包括在微氧条件下在发酵培养基中培养上述 共生菌体系进行发酵的步骤。 在本专利技术的一种实施方式中，所述生产下醇的方法包括在发酵培养基中添加中性 红。 在本专利技术优选的生产下醇的方法中，在发酵开始后0-48小时添加中性红。 在本专利技术优选的生产下醇的方法中，发酵培养基中中性红的终浓度为0. 05-3g/L。 在本专利技术的生产下醇的方法中，发酵培养基为本领域已知的任何合适的培养基， 优选地，是玉米发酵培养基或P2半合成培养基。 在本专利技术的生产下醇的方法中，发酵时间为36-120小时。 在本专利技术的生产下醇的方法中，发酵过程中的通气量为0-lvvm。 在本专利技术优选的实施方式中，发酵过程中的通气量为0. 05-0. 5vvm。 在本专利技术进一步优选的实施方式中，发酵过程中的通气量为0.Ivvm。 在本专利技术的生产下醇的方法中，发酵在30-40°C的溫度下进行。 在本专利技术的生产下醇的方法中，发酵过程中的揽拌速度为0-10化pm。【附图说明】 图1是菌株TS肥的16SrRNA基因序列高变区的NCBI比对结果； 图2是菌株TS化的16SrRNA基因序列高变区的NCBI比对结果； 图3是菌株T甜1、TS肥与其它物种16SrRNA基因高变区的进化关系。[00測专利技术详述 生物燃料化io化el)泛指由生物体组成或转化的固体、液体或气体燃料。狭义的 生物燃料仅指液体生物燃料，主要包括生物柴油化iodiesel)、生物乙醇和航空生物燃料 等。生物下醇是与生物乙醇相似的生物燃料，可采用与乙醇相似的发酵流程制取。 在发酵法生产生物下醇所使用的微生物中，一些可W直接利用淀粉进行发酵，无 需对原料进行糖化处理，而另一些用于糖质原料的发酵，应用相对受限制。由于上述生产生 物下醇的菌种都是严格厌氧的微生物，因此在发酵的过程中必须保证无氧条件。为此，必须 配备制氮设备，运样就增加了投资和能耗。另外，培养基一般处在静止或低速揽拌下进行， 在大规模培养时，不利于发酵初期菌体对营养基质的吸收W及传质的进行，特别是在非玉 米的合成培养基中菌株难W生长。 在本专利技术的一个实施方式中，提供一种共生菌体系，其含有产下醇梭菌和芽 抱杆菌，该共生菌体系可W在微氧条件下生长，并产生下醇。在本专利技术优选的实施 方式中，产下醇梭菌选自丙酬下醇梭菌（Clostridiumacetobut^icum)、拜氏梭菌 (Clostridiumbeijerinckii)、Clostridiums曰ch曰roperbutyl曰cetonicum和Clostridium saccharobutylicum。在本专利技术优选的实施方式中，产下醇梭菌是丙酬下醇梭菌。在本专利技术 优选的实施方式中，芽抱杆菌是蜡状芽抱杆菌度acilluscereus)。在本专利技术更优选的实施 方式中，产下醇梭菌是保藏号为CGMCC8071的丙酬下醇梭菌菌株。在本专利技术更优选的实施 方式中，芽抱杆菌是保藏号为CGMCC8070的蜡状芽抱杆菌菌株。 丙酬下醇梭菌是一种属于梭菌属（Clostridium)的革兰氏染色阳性、细胞呈梭 状、能产生丙酬和下醇等溶剂的厌氧芽抱杆菌。蜡状芽抱杆菌则是芽抱杆菌属度acillus) 中的一种。 在本专利技术的一些实施方式中，筛选可W在微氧条件下生长，并产生下醇的共生菌 体系。在本专利技术优选的实施方式中，筛选使用RCM固体培养基、RCM液体培养基、TYA培养基 W及任何本领域已知的合适的培养基。在本专利技术优选的实施方式中，该共生菌体系包含产 下醇梭菌和芽抱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共生菌体系，其包含产丁醇梭菌和芽孢杆菌，能够在微氧条件下发酵生产丁醇。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建安，刘宏娟，吴鹏飞，王根宇，B·T·伯雷森，E·梅勒赛特，H·K·科特拉，周玉杰，程可可，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11