[發明專利]利用腸桿菌同時制取氫氣和2，3-丁二醇的方法

無效

• 申請號: 200910219504.1
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101709280A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 馬曉軒;范代娣;駱艷娥;馬沛;陳火晴
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P3/00;C12P7/18;C12R1/01
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種利用腸桿菌作為目標菌種來厭氧發酵同時產生氫氣和2，3-丁二醇的方法，屬于生物化工技術方面。

背景技術

氫能是一種值得期待的新型環保的能源。氫氣的來源廣，燃燒值高，氫的熱值高于所用化石燃料和生物質燃料；氫氣本身無色無味無毒，是最環保的能源之一；氫氣在燃燒時，效率很高，這是化石燃料和其他生物燃料難以相比的。氫氣的存在形式多樣，氫氣可以以氣態，液態或者固態金屬氫化物出現，能適應儲運及各種應用環境的要求。由于氫具有的優點，可以同時滿足資源、環境和持續發展的要求，在未來能源體系中，氫能將成為各種能源形式之間轉化的最優良載體。氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的新能源，被視為21世紀最具有發展潛力的能源。

2，3-丁二醇是一種極具價值的液體燃料，其燃燒值可與甲醇、乙醇相媲美，2，3-丁二醇也是一種非常有潛力的化工原料。2，3-丁二醇脫水形成的甲乙酮可作樹脂、油漆等溶劑；再進一步脫水可形成1，3-丁二烯，可用于合成橡膠、聚酯和聚亞胺酯；酯化形式的2，3-丁二醇是合成聚亞胺的前體，可應用藥物、化妝品、洗液等；通過催化脫氫得到的二乙酰化形式的2，3-丁二醇可以用作高價值香料的食品添加劑；2，3-丁二醇自身可以作為單體用來合成高分子化合物；左旋的2，3-丁二醇由于具有較低的凝固點可用作抗凍劑；2，3-丁二醇與甲乙酮脫氫形成辛烷異構體，可生產高級航空用油；2，3-丁二醇與乙酸反應生成2，3-丁二醇二乙酸酯，此酯類可加到奶油中改善風味；2，3-丁二醇在我國還被添加到白酒中，以改善白酒的風味；2，3-丁二醇的結構中含有兩種具有旋光性的手性化合物，因此具有很高的醫用和藥用價值。

目前，厭氧發酵產氫的方式有多種，主要的菌種包括梭菌屬(Clostridium)、脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)、埃希氏菌屬(Escherichia)、固氮菌屬(Azotobacter)、腸桿菌屬(Enterobacter)、檸檬酸細菌屬(Citrobacter)、甲烷球菌屬(Methanococcus)等，對這些菌種的研究主要集中在氫氣的產生上；而厭氧發酵產生2，3-丁二醇的菌種也有很多，主要包括克雷伯氏菌屬(Klebsiella)，芽孢桿菌屬(Bacillus)、沙雷氏菌屬(Serratia)、產氣氣桿菌屬(Aerobacter?aerogenes)、產氣腸桿菌屬(Enterobacter?aerogenes)、嗜水氣單胞菌(Aeromonas?hydrophila)以及假單胞菌屬(Pseudomonas)的一些微生物。通常情況下，上述菌種只能單一產生氫氣或2，3-丁二醇。

發明內容

本發明目的是提供一種利用產氣腸桿菌進行厭氧發酵同時產生氫氣和2，3-丁二醇的方法。

本發明實現過程如下：

產氣腸桿菌(Enterobacteriaceace?Bacterium?M580)是一種屬于腸桿菌屬的菌種，本發明所篩選的基質是基于陜西浐河河底深層污泥，該污泥經過梯度馴化和稀釋，經過多次篩選分離純化后得到一株能同時高產氫氣和2，3丁二醇的菌種，經過16S?rDNA鑒定該菌種和產氣腸桿菌(EnterobacteriaceaceBacterium?M580)的同源性達到了98％，因此可以確定該菌種為Enterobacteriaceace?Bacterium?M580。

該菌種Enterobacteriaceace?Bacterium?M580在厭氧的條件下制備氫氣和2，3-丁二醇，其制備工藝具體如下：

(1)Enterobacteriaceace?Bacterium?M580種子培養

從凍藏管中吸取200μL種子液到平板上進行種子的活化，然后將上述平板上的種子接種到種子培養基，種子培養基的組成如下：

葡萄糖：10-12g/L；胰蛋白胨2-4g/L；牛肉膏1.5-2g/L；酵母粉0.5-0.8g/L；NaCl?1.5-3g/L；K₂HPO₄0.5-2g/L。將上述培養基用磷酸調節其pH值到5.8-7.0；種子液采用100mL搖瓶進行。將種子培養基在搖床中培養10個小時左右，培養條件為35℃，轉速為100-160rmp。

(2)Enterobacteriaceace?Bacterium?M580發酵液培養

發酵培養基組成如下：