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编号：哈尔滨工业大学大一年度项目立项报告项目名称：关于利用拜氏梭菌制丁醇的培养基条件优化 项目负责人：xxx学 号：xxxxxxxxxx联系电话：xxxxxxxxxxxxxxxxx电子邮箱：xxxxxxxxxxxxxxxxxx院系及专业：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导教师：xxx职 称：xxx联系电话：xxxxxxxxxxx电子邮箱：xxxxxxxxxxxx院系及专业：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx哈尔滨工业大学基础学部制表填表日期：2016年11月05日一、项目团队成员姓名性别所在院系学号联系电话本人签字xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx二、指导教师意见 签 名： 年 月 日三、项目专家组意见批准经费： 元组长签名：（ 学部盖章 ） 年 月 日四、立项报告关于利用拜氏梭菌制丁醇的培养基条件优化（一）立项背景1.丁醇的广阔应用背景及制备现状丁醇作为一种重要的化工产品原料有着极其重要的地位，可用于传统的浓硫酸催化合成醋酸丁酯工业；与苯酐经硫酸催化制二甲苯二丁酯（DBP），作为增塑剂；与丙烯酸合成丙烯酸丁酯，作为一种重要的聚合单体，广泛应用于涂料、油墨、纺织、皮革、造纸、胶黏剂、橡胶、塑料等领域。丁醇还由于自身良好的物理化学性质应用于冶金工业作为TMK（测定金的显色剂）的理想溶解剂；在病理组织制片中起到脱水、透明的双重作用，可使组织完全脱水，不需要根据材料而变化，且组织不会变硬变脆或收缩，对医务人员无任何副作用，取代了常规的乙醇和二甲苯。此外，丁醇还由于高热值、挥发性小、腐蚀性小，可与汽油、柴油混合且不需要对车辆进行改造，可使用现有的石油供应和分销系统而成为仅次于乙醇第二大可再生能源[1]。因此使用丁醇作为新一代可再生能源能够降低国内对石油进口的依赖性，实现燃料类型多元化，缓解因石油引发的国际关系紧张等一系列因化石燃料短缺带来的国际性问题。工业上比较成熟的丁醇生产方法有3种：醇醛缩合法、羰基合成法和发酵法。其中醇醛缩合法和羰基合成法均属于化学合成法，二者都以石油为原材料，随着石油产量的降低以及中东国家对石油控制的加强，近几年这两种投资相对较大，而且对技术设备要求较高，已经不再适用。微生物发酵法以原料来源广泛、价格低廉、工艺设备简单、投资小、生产条件温和、不需贵重金属催化剂、安全性高、选择性好、副产物少，易于分离纯化、温室气体排放量少等优点逐步成为制丁醇的主要途径[2]。2.生物发酵法制丁醇工业的现状和问题目前生物发酵法仍然有着巨大的发展空间，丁醇的市场很大，但是产量却并不能满足需求。生物制丁醇工业还有巨大的改进和科学研究空间。只有进行进一步的科学研究才能发挥其成本低廉的优势，产生巨大的生产效益。生物法制丁醇现存的主要问题是产量低下、发酵周期长，发酵产物对菌种的毒性比较大，会在发酵过程中产生较大的毒性，导致菌种不能正常生长，最终影响到生产的周期和产量[3-4]。其次，在培养的过程中，培养基的成分以及含量会对发酵周期及产量产生影响，各种不同的化学因子以及化学因子的量会对培养基及结果有着或好或坏的影响[5]。通过培养基成分的优化研究是解决丁醇产量和周期问题的重要途径。3.课题研究意义通过研究生物发酵制丁醇时培养基各组分及其相互作用对丁醇产量的影响，以解决工业制丁醇时产量低下以及发酵周期过长的问题，对工业化生产丁醇有着重要意义。（二）项目研究内容及实施方案1.研究内容本研究拟根据文献确定采用葡萄糖为碳源时培养基组成中影响丁醇产量的7-8个显著因素及PB试验中相应的低水平值，利用Plackett-Burman试验确定3-4个p值0.1的最主要影响因素，再用最陡爬坡实验确定中心点，通过中心组合设计进一步优化试验并采用响应面分析法分析结果得出最优组合，通过验证以期使丁醇产量达到7g/L以上。本研究主要使用的实验设计及数据分析软件为Design-Expert8.0.6.1。2.实施方案⑴确定试验设计方案：进行Plackett-burman（PB）实验：在研究微生物制丁醇的培养基条件优化时，影响因素往往种类繁多，且各组分间相互作用也错综复杂。因而，找到主要的影响因素就显得尤为重要。而Plackett-burman（PB）是基于非完全平衡块原理，它试图用最少的试验次数达到使因素的主效果得到尽可能准确的估计，适用于从众多考察因素中快速有效地筛选出最为重要的