一种嗜热解糖厌氧杆菌及其在生物制氢中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种嗜热解糖厌氧杆菌及其在生物制氢中的应用。该嗜热解糖厌氧杆菌的名称为嗜热解糖厌氧杆菌MJ1，保藏号为GDMCC No：60096，于2016年10月31日保藏于位于中国广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所的广东省微生物菌种保藏中心。该菌株具有如下优点：可以直接利用五碳糖和六碳糖；可以直接利用酸预处理液中的木糖，不需要额外的酸预处理液解毒过程；具有较高的氢气产量；具有较高的产氢效率。因此，该菌株在生物制氢中具有广阔的应用推广前景。

A thermophilic anaerobic Lactobacillus and its application in biological hydrogen production

The invention discloses a thermophilic anaerobic Lactobacillus and its application in biological hydrogen production. The name of the thermophilic anaerobic bacillus acidophilus for pyrolysis of sugar sugar pyrolysis anaerobic bacteria MJ1, accession number of GDMCC No:60096 in October 31, 2016, is located in Guangdong province is preserved in the martyrs Road in Guangzhou city Chinese 100 compound No. 59 building, 5 floor, Guangdong Province Institute of Microbiology of Guangdong province microbial culture collection center. The strain has the following advantages: you can directly use the five carbon sugar and six carbon sugar; can use xylose acid pretreatment liquid, do not need to pre process the additional liquid acid detoxification; with higher yield of hydrogen; hydrogen production with high efficiency. Therefore, this strain has broad application and prospect in biological hydrogen production.

【技术实现步骤摘要】
一种嗜热解糖厌氧杆菌及其在生物制氢中的应用
本专利技术属于微生物发酵产氢
，特别涉及一种嗜热解糖厌氧杆菌及其在生物制氢中的应用。
技术介绍
随着人类社会的进步，能源的需求量也日益剧增。目前世界上的能源供应大部分都是化石能源，但是由于其不可再生、储量有限和环境污染等问题制约着人类社会的进步。能源和环境危机将生物质能源推向了研究热潮，希望其可以替代化石能源，支撑人类社会对能源的需求。生物质能源以可再生的木质纤维素为原料，利用微生物或者其他手段转化为可以直接利用的可再生能源，由于可再生性和环境友好性被人们寄予厚望，受到众多研究者的重视。氢气作为一种燃料，产物为水，燃烧热值高、无环境污染问题，是一种替代传统化石燃料的洁净、高效、可再生的理想绿色燃料。氢气不是一种一次能源，需要从含氢的化合物中制取，目前全世界90％的氢气来源于化石燃烧，剩下的则为电解水制氢。以上无论哪一种方法均需要消耗大量的化石燃料，降低了氢气利用的价值。为解决上述困境，生物制氢技术应运而生。生物制氢利用产氢细菌的新陈代谢过程进行氢气的生产，是一种清洁、低成本的制氢方法。生物制氢原料来源广泛，而木质纤维素原料由于其廉价易得被认为是非常具有前景的原料。木质纤维素可以通过多种手段进行预处理，以提高其生物降解性能，众多预处理手段中酸碱预处理简单容易操作，但是由于处理液中存在较多的抑制物，处理后的原料需要大量水进行洗涤，大大限制了工业化应用。稀酸预处理可以水解木质纤维素中的大部分半纤维素，因此酸预处理得到的预处理液中含有较高的木糖，但是由于糠醛、苯酚类抑制物含量较高，极难被直接利用，大部分被直接丢弃。因此筛选一种具有较好抑制物耐受性且可以将其能源化的菌株具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种嗜热解糖厌氧杆菌。该菌株可以直接利用甘蔗渣酸预处理液中的木糖，产氢效率高，且该过程不需要额外的酸预处理液解毒过程，很大程度节省了生产成本，同时可以解决酸预处理液对环境的污染问题。本专利技术的另一目的在于提供所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种嗜热解糖厌氧杆菌，名称为嗜热解糖厌氧杆菌(Thermoanaerobacteriumthermosaccharolyticum)MJ1，保藏号为GDMCCNo：60096，于2016年10月31日保藏于位于中国广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所的广东省微生物菌种保藏中心。所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用。所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，包括如下步骤：(1)种子液的制备：将嗜热解糖厌氧杆菌接种至种子培养基进行活化和放大培养，得到种子液；(2)发酵产氢：将步骤(1)中得到的种子液接种至发酵培养基中进行厌氧发酵，得到氢气。步骤(1)中所述的种子培养基为以木糖为碳源的培养基；步骤(2)中所述的发酵培养基为以物质A为碳源的培养基，其中，物质A为五碳糖、六碳糖、纤维二糖或木质纤维素酸预处理液中的一种或至少两种。所述的五碳糖优选为木糖。所述的六碳糖优选为葡萄糖。所述的木质纤维素酸预处理液优选通过如下方法得到：向木质纤维素原料中加入硫酸溶液进行反应，固液分离，取液体，得到木质纤维素酸预处理液。所述的木质纤维素原料优选为甘蔗渣。所述的甘蔗渣优选为干燥至恒重的甘蔗渣。所述的硫酸溶液的浓度优选为质量体积百分比1％。所述的木质纤维素原料的终浓度优选为质量体积百分比10％。质量为g时，体积为mL。所述的反应的条件优选为121℃反应30min。所述的固液分离的方式优选为抽滤，更优选为真空条件下进行抽滤。所述的真空条件中的真空度优选为-0.08Mpa。所述的发酵培养基的组成为：碳源、氯化铵1g/L、氯化钠1g/L、磷酸氢二钾1g/L、磷酸二氢钾1g/L、半胱氨酸0.5g/L、六水合氯化镁0.5g/L、氯化钾0.2g/L、酵母粉2g/L、蛋白胨2g/L、微量元素贮液1ml/L、维生素贮液1ml/L、浓度为0.01％(w/v)的刃天青1ml/L；其中：碳源为5g/L葡萄糖、5g/L纤维二糖、2.5～10g/L木糖或20％～80％(v/v)的木质纤维素酸预处理液；微量元素贮液组成为：氯化亚铁1.5g/L，四水合氯化锰0.1g/L，六水合氯化钴0.19g/L，氯化锌70mg/L，二水合氯化铜2mg/L，硼酸6mg/L，六水合氯化镍24mg/L，二水合钼酸钠36mg/L，二水合钨酸钠15mg/L，五水亚硒酸钠15mg/L；维生素贮液组成为：硫辛酸50mg/L，生物素20mg/L，烟酸0.35g/L，盐酸硫胺素5mg/L，对氨基苯甲酸50mg/L，叶酸20mg/L，泛酸钙50mg/L，维生素B121mg/L，盐酸比多醇(维生素B6)100mg/L。所述的发酵培养基的pH值优选为6～8。所述的种子培养基的组成为：5g/L木糖，氯化铵1g/L，氯化钠1g/L，磷酸氢二钾1g/L，磷酸二氢钾1g/L，半胱氨酸0.5g/L，六水氯化镁0.5g/L，氯化钾0.2g/L，酵母粉2g/L，蛋白胨2g/L，微量元素贮液1ml/L，维生素贮液1ml/L，0.01％(w/v)刃天青1ml/L，其中，微量元素贮液组成为：氯化亚铁1.5g/L，四水合氯化锰0.1g/L，六水合氯化钴0.19g/L，氯化锌70mg/L，二水合氯化铜2mg/L，硼酸6mg/L，六水合氯化镍24mg/L，二水合钼酸钠36mg/L，二水合钨酸钠15mg/L，五水亚硒酸钠15mg/L；维生素贮液组成为：硫辛酸50mg/L，生物素20mg/L，烟酸0.35g/L，盐酸硫胺素5mg/L，对氨基苯甲酸50mg/L，叶酸20mg/L，泛酸钙50mg/L，维生素B121mg/L，盐酸比多醇100mg/L。步骤(1)中所述的活化的条件优选为：在西林瓶中加入种子培养基，再接种嗜热解糖厌氧杆菌，于55℃、150rpm振荡培养18h。步骤(1)中所述的扩大培养优的条件优选为：在血清瓶中加入种子培养基，再接种活化后的嗜热解糖厌氧杆菌，于55℃、150rpm振荡培养18h。步骤(2)中所述的厌氧发酵优选通过如下操作步骤实现：在能密封的发酵容器中加入发酵培养基，密封，抽真空，充惰性气体，灭菌，再接种嗜热解糖厌氧杆菌进行厌氧发酵。所述的发酵的条件优选为：温度为55℃，摇床转速为150rpm。所述的发酵的时间为6～96h，优选为24～48h，更优选为48h。所述的能密封的容器优选为血清瓶。所述的惰性气体优选为氮气。所述的充惰性气体的具体操作优选为：充0.01MPa氮气三次。所述的灭菌的条件优选为：115℃灭菌30min。步骤(2)中所述的种子液按10％(v/v)的接种量进行接种。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术分离的菌种可以直接利用五碳糖和六碳糖，可以应用于多种糖的发酵体系，具体较好的应用性。(2)本专利技术分离的菌种具有较强的酸预处理液抑制物的耐受性，可以直接利用酸预处理液中的木糖，不需要额外的酸预处理液解毒过程，可以显著提高生产效率、降低生产成本和改善酸预处理液的环境污染问题，菌株可以广泛用于酸预处理液的转化体系，具有广阔的应用推广前景。目前，专利技术人尚未发现能直接以酸预处理液为原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嗜热解糖厌氧杆菌，其特征在于：名称为嗜热解糖厌氧杆菌(Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum)MJ1，于2016年10月31日保藏于位于中国广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所的广东省微生物菌种保藏中心。

【技术特征摘要】
1.一种嗜热解糖厌氧杆菌，其特征在于：名称为嗜热解糖厌氧杆菌(Thermoanaerobacteriumthermosaccharolyticum)MJ1，于2016年10月31日保藏于位于中国广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所的广东省微生物菌种保藏中心。2.权利要求1所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用。3.根据权利要求2所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于包括如下步骤：(1)种子液的制备：将嗜热解糖厌氧杆菌接种至种子培养基进行活化和放大培养，得到种子液；(2)发酵产氢：将步骤(1)中得到的种子液接种至发酵培养基中进行厌氧发酵，得到氢气；步骤(1)中所述的种子培养基为以木糖为碳源的培养基；步骤(2)中所述的发酵培养基为以物质A为碳源的培养基，其中，物质A为五碳糖、六碳糖、纤维二糖或木质纤维素酸预处理液中的一种或至少两种。4.根据权利要求3所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于：所述的五碳糖为木糖；所述的六碳糖为葡萄糖；所述的木质纤维素酸预处理液通过如下方法得到：向木质纤维素原料中加入硫酸溶液进行反应，固液分离，取液体，得到木质纤维素酸预处理液。5.根据权利要求4所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于：所述的木质纤维素原料为甘蔗渣；所述的硫酸溶液的浓度为质量体积百分比1％。6.根据权利要求4或5所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于：所述的木质纤维素原料的终浓度为质量体积比10％。7.根据权利要求4所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于：所述的反应的条件为121℃反应30min；所述的固液分离的方式为抽滤。8.根据权利要求3所述的嗜热解糖厌氧杆菌在生物制氢中的应用，其特征在于：所述的种子培养基的组成为：5g/L木糖，氯化铵1g/L，氯化钠1g/L，磷酸氢二钾1g/L，磷酸二氢钾1g/L，半胱氨酸0.5g/L，六水氯化镁0.5g/L，氯化钾0.2g/L，酵母粉2g/L，蛋白胨2g/...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明军，胡彬彬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44