Clostridium acetobutylicum 丁醇耐受性筛选及代谢物.pdfVIP

全国生物化工技术发展研讨会论文与成果汇编 2011济南 Clostridium 杜娜，张涛，王峥，陈燕蓉，蔡的，谭天伟 (北京化工大学生命科学与技术学院，北京市生物加工过程重点实验室，北京，100029) 摘要：丁醇耐受性是梭菌高产丁醇的一个重要限制因素，提高梭菌丁醇耐受性可以使菌 株在高丁醇浓度下保持活性，因此已经成为当前国内外丁醇行业研究的热点之一。实验 ABE0801．But，在实验条 通过驯化得到一株能够耐受14-169／L丁醇的Cacetobutylicum 件下，该菌在合成培养基和添加20％高粱秸秆水解液培养基中丁醇最高产量分别为 产量8．59／L相比，提高了约30％。并对其合成培养基、模拟水解液培养基和添加30％高 粱秸秆水解液培养基中的生长情况及部分代谢物进行了分析。结果表明：ABE0801一But 在生产丁醇方面优于原始菌，而且对于水解液中常见的抑制物，如糠醛，香豆酸和阿魏 酸有较强的耐受性。 关键词：Cacetobutylicum；溴甲酚绿平板；丁醇耐受性；代谢物分析 丙酮一丁醇发酵曾是仅次于酒精发酵的第二大发酵。但20世纪50年代后，由于石 J， 油工业发展，丁醇发酵走向衰退。随着石化资源的耗竭，可再生能源受到人们关注Il 丁醇因其良好的燃料性能而重新受到重视【21。丁醇是重要的有机化工原料【引，还可用作 油脂、医药和香料的提取溶剂及树脂添加剂等14j。 Cacetobutylicum是革兰氏阳性厌氧芽孢菌，可利用的碳源广泛，包括多种己糖、 戊糖及它们的寡糖和多糖，因此可利用面粉、淀粉、马铃薯废料、糖蜜、甚至纤维素来 进行发酵【5。8】。纤维素足地球上最丰富廉价的可再生资源，甜高粱渣是甜高粱榨汁后产 生的残渣类物质，富含木质纤维素和游离的糖类。近年来，越来越多的研究者关注甜高 粱的有效利用，也出现了利用甜高粱渣水解后产生糖液发酵生产生物乙醇‘9】和丁醇【10】的 相关研究。 现行菌株的改良主要从以下几个方面进行：(1)菌株高效利用底物，包括农业废弃 物和木质纤维素等；(2)提高菌株溶剂生产能力和目的溶剂的比例；(3)连续发酵和固 定化细胞发酵提高菌株生产能力；(4)提高菌株对溶剂的耐受性，生产出高浓度的溶剂 【lll。对于溶剂产生菌，溶剂本身对产生菌的毒性是其溶剂产量的主要限制因素。溶剂进 入膜后，使膜作为渗透屏障和蛋白嵌入平台的功能减弱，渗透性、流动性和无序性增大 的细胞膜使微生物难以抵御溶剂的毒害作用。梭菌对丁醇比较敏感，主要是丁醇破坏了 适合梭菌细胞生长的pH值，降低了细胞内的ATP水平，抑制了对葡萄糖的吸收。一系 31。 列的突变筛选实验证明，梭菌丁醇耐受浓度可以从0．5％．1．5％不断提高【12】f1 本文通过驯化实验室保藏的菌株，得到一株耐丁醇梭菌，并对其发酵性能及代谢物 245 全国生物化工技术发展研讨会论文与成果汇编 2011济南 进行了研究和分析。 1材料与方法 1．1菌种 C ABE0801，由本实验室保存。 acetobutylicum 1．2培养基 种子培养基：6％玉米粉(W／V)，充分糊化，充氮除氧，116℃灭菌25min。 合成培养基：葡萄糖609，乙酸铵2．29，K2HP04lg，KH2P04lg，MgS04·7H20 O．29，FeS040．019，MnS040．019，对氨基苯甲酸0．001g，生物素0．00001g，用去离子 水定容至lL，充氮除氧，116℃灭菌25min。 分离培养基：可溶性淀粉409，牛肉蛋白胨109，乙酸铵39，K2HP04lg，KH2P04 lg，MgS04·7H200．29，FeS040．019，MnS040．019，对氨基苯甲酸0．0019，生物素 0．000019，琼脂129，用去离子水定容至1L，116。C灭菌25min。 1．3方法 1．3．116s