【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微生物应用，更具体地说，它涉及一种利用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法。
技术介绍
1、沼气的主要成分是甲烷和co2，作为一种可再生的生物质能源，逐步实现高值化、产业化、规模化、市场化，对促进环境保护和可持续发展具有重大意义。目前，沼气的利用方式主要是热电联产、蒸汽锅炉，但沼气直接燃烧能量损失大、利用效率低、且输送成本高、具有一定的危险性、附加值低。尽管近年来，国家大力推动天然气管网建设，积极推广生物天然气应用，然而生物天然气的并网要求较高，需要先进的脱硫脱碳的沼气精制技术，而其经济性往往需要一定的规模相匹配，因此还有相当部分的粗制沼气达不到并网利用的要求，需要进行合理化利用。而现有的物理化学技术往往需要一定的温压条件，或者投资成本较高，或者能量回收效率低，不利于中小规模的沼气工程推广。因此，急需一种合理、有效的方式对厌氧发酵产生的粗制沼气进行高值化利用。
2、四氢嘧啶，又称甲基嘧啶羧酸，是天冬氨酸的衍生物，也是一种天然的环状氨基酸，还是一种天然的相容性溶质，可以作为渗透压调节因子，有利于细胞保持渗透平衡，使细胞适应盐环境。同时可以作为生物分子如蛋白质、核酸等的保护剂，稳定蛋白质分子，保持酶的活性，促进多肽链折叠成有活性的蛋白质，减轻冷冻、干旱、高温等恶劣条件对蛋白质的不利影响。四氢甲基嘧啶羧酸还可以稳定整个细胞，抵抗多种压力如紫外线辐射、细胞毒素和纳米粒子所引起的炎症等。因此，在日化品领域、医药领域以及农业领域等多个行业领域具有重要的应用。伴随着对其功能研究的不断深入，市
3、目前的四氢嘧啶生产主要采用嗜盐的halomonas和chromohalobacter属细菌，或者通过代谢工程改造大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌，以葡萄糖、甘油、天冬氨酸、谷氨酸等为底物和碳源合成四氢嘧啶，底物成本高，且底物为有机物增加后续产物分离成本。现有的利用甲烷氧化菌群转化甲烷生产四氢嘧啶的方法，仅能利用沼气中的甲烷组分，同时产生约一半量的co2，再加上沼气中原本存在的40％-50％的co2，沼气中70％以上的碳组分只能无利用排放；同时，伴随反应的进行，体系的ph值明显降低，从而影响细菌的最适生产条件；另外，甲烷氧化菌/群还会分泌一些有机质，有机质的积累抑制甲烷利用效率，影响甲烷氧化菌的生物量积累。研究表明，暗细菌halomonas stevensii能够利用有机质异养生长，也能在硫化物存在的情况下利用co2化能自养生长，合成四氢嘧啶，但不能直接利用沼气中的甲烷组分，目前尚未见直接将暗细菌h.stevensii用于沼气处理的报道。另外，现有技术方案需要将沼气中的甲烷和co2进行预分离后分别利用，或者需要将甲烷转变成co2再利用，无法实现沼气中碳组分的同步转化。同时，现有的技术方案或者利用甲烷/co2分别直接生产单细胞蛋白，或者利用甲烷/co2分别直接生产四氢嘧啶，尚未见有二者联产的案例。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法，利用共生优势，可同时转化沼气中的甲烷和co2生产四氢嘧啶和单细胞蛋白。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种利用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法，包括以下步骤：
3、s1、向生产培养液中接种甲烷氧化菌和co2利用菌，得到微生物混合体系；
4、s2、取沼气和氧气或沼气和空气的混合气体，通入微生物混合体系中以积累四氢嘧啶和单细胞蛋白；
5、s3、收集步骤s2中生长得到的菌体，进行四氢嘧啶提取和单细胞蛋白生产。
6、通过采用上述技术方案，由于在生产培养液中加入甲烷氧化菌methylomicrobiumburyatense和co2利用菌h.stevensii的混合菌，甲烷氧化菌在利用沼气中的甲烷转化四氢嘧啶过程中生成co2，以及沼气中原有的co2均可以被co2利用菌消耗以转化成四氢嘧啶；本方法利用共生优势构建甲烷氧化菌和co2利用菌的混合体系作为发酵底盘，体系中产生的co2的能够持续被co2利用菌消耗，从而减缓了微生物混合体系的酸化趋势，有助于维持反应体系的ph值的稳定性；同时，co2利用菌可以消耗甲烷氧化菌的胞外分泌有机质进行异养生长，从而解除其对甲烷氧化菌的生长抑制，促进甲烷氧化菌和co2利用菌生物量的协同增长，进而大大提高单位沼气的生物质产量和四氢嘧啶产量。
7、进一步地，步骤s1的生产培养液为msm培养基和na2s2o3的混合物，所述msm培养基的组成为(g/l)：nahco3 3.78,mgso4·7h2o 0.2,cacl2·2h2o 0.013,kh2po4 0.11，na2hpo4·2h2o 0.13,kno3 2.525，na2wo2·2h2o 7.02×10-5，na2edta 0.01,cucl2·2h2o1.52×10-4,feso4·7h2o 0.004,znso4·7h2o 2×10-4,nicl2·6h2o 4×10-5,cocl2·6h2o 4×10-4,na2moo4·2h2o 7×10-5,mncl2·4h2o 6×10-5，h3bo3 6×10-5。
8、进一步地，na2s2o3的浓度为100mm。
9、进一步地，步骤s1的甲烷氧化菌为methylomicrobium buryatense,co2利用菌为halomonas stevensii,甲烷氧化菌与co2利用菌的接种量比值为(1:0.5)-(1:1.5)。
10、通过采用上述技术方案，由于甲烷氧化菌和co2利用菌接种量为1:0.5—1:1.5，在此范围内混合细菌的生物量产量较高，可达1g/l以上。
11、进一步地，步骤s1的生产培养液的盐度为6％-9％。
12、通过采用上述技术方案，由于生产培养液的盐度为6％-9％，在此范围内混合细菌的四氢嘧啶产量较高，可达60mg/l以上。
13、进一步地，步骤s2的生产条件为：调节初始ph值到9，30℃下培养10天。
14、以及上述方法在沼气利用和碳减排处理中的应用。
15、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
16、由于本专利技术采用构建甲烷氧化菌m.buryatense和co2利用菌h.stevensii的共培养发酵底盘，培养体系不添加有机物，后续四氢嘧啶产物分离容易；且co2利用菌能够同时利用甲烷氧化菌转化甲烷产生的co2和沼气中的co2，实现了沼气中全碳组分的同步生物转化，共培养体系的单位沼气的四氢嘧啶产量超过30mg/l，蛋白质含量达到生物质的40％以上；本专利技术采用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法，方法简单，步骤少，成本低，可以助力实现双减目标，为沼气的高值化利用提供新思路。
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1.一种利用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1的生产培养液为MSM培养基和Na2S2O3的混合物，所述MSM培养基组成为(g/L)：NaHCO3 3.78,MgSO4·7H2O 0.2,CaCl2·2H2O0.013,KH2PO4 0.11，Na2HPO4·2H2O 0.13,KNO3 2.525，Na2WO2·2H2O 7.02×10-5，Na2EDTA0.01,CuCl2·2H2O 1.52×10-4,FeSO4·7H2O 0.004,ZnSO4·7H2O 2×10-4,NiCl2·6H2O 4×10-5,CoCl2·6H2O 4×10-4,Na2MoO4·2H2O 7×10-5,MnCl2·4H2O 6×10-5，H3BO3 6×10-5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Na2S2O3的浓度为100mM。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1的甲烷氧化菌为Methylomicrobiumburyatense
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1的生产培养液的盐度为6％-9％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2的生产条件为：调节初始pH值到9，30℃培养10天。
7.权利要求1-5任一所述的方法在沼气利用和碳减排处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种利用混合菌体系同步转化甲烷和二氧化碳联产四氢嘧啶和单细胞蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1的生产培养液为msm培养基和na2s2o3的混合物，所述msm培养基组成为(g/l)：nahco3 3.78,mgso4·7h2o 0.2,cacl2·2h2o0.013,kh2po4 0.11，na2hpo4·2h2o 0.13,kno3 2.525，na2wo2·2h2o 7.02×10-5，na2edta0.01,cucl2·2h2o 1.52×10-4,feso4·7h2o 0.004,znso4·7h2o 2×10-4,nicl2·6h2o 4×10-5,cocl2·6h2o 4×10-4,na2moo4·2h2o 7×10...
【专利技术属性】
技术研发人员：范晓蕾，付善飞，郭荣波，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：
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