[發明專利]一種食氣厭氧菌利用合成氣發酵產醇的培養體系和培養方法

有效

• 申請號: 201610726518.2
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107779477B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 謝彬濤;吳冠勛;郭亞瓊;韓一凡;黃志勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P7/16;C12R1/145
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李娜

本發明提供了一種食氣厭氧菌利用合成氣發酵的培養體系和培養方法，所述培養體系包括以下組分：微量元素、二價鎳離子和培養基；所述的二價鎳離子在培養體系中的濃度為0.5～50μM；本發明利用所述培養體系對食氣厭氧菌進行發酵，提高了食氣厭氧菌發酵產醇類的能力，以Clostridium carboxidivorans P7為例，乙醇產量最高可達2.02g/L，正丁醇產量最高可達0.249g/L；菌濃度值(OD₆₀₀)最高可達2.055。

技術領域

本發明涉及微生物發酵技術領域，尤其涉及一種食氣厭氧菌利用合成氣發酵產醇的培養體系和培養方法。

背景技術

合成氣是一種主要包含CO、H₂以及少量CO₂等其他組分的混合氣體，合成氣的來源較為廣泛，如煤、石油、天然氣、工業廢氣(如焦爐煤氣、煉廠氣)、城市固體廢棄物以及生物質等。目前，化石能源的過度使用以及城市垃圾、秸稈等的燃燒造成大氣中CO、CO₂、CH₄等氣體含量的不斷攀升，損害人體健康，造成了全球范圍內的溫室效應，加劇了厄爾尼諾現象，導致氣候異常、海平面上升、農作物產量下降等諸多嚴重的社會環境和經濟問題。上述合成氣的處理一般采用吸收或燃燒等方法，處理效率低，能耗高。

現有技術的研究發現，自然界中存在一類厭氧食氣微生物，能以合成氣(CO、CO₂以及H₂)作為唯一的碳源和能量源進行生長，并且將其轉化為多種有機酸和醇類物質，包括乙酸、丁酸、2，3-丁二醇等高附加值化學品以及乙醇、丁醇、正己醇等生物燃料。因此，將合成氣作為碳源和能源應用到微生物的工業發酵過程中，不僅可以形成一條可持續發展的能源和化學品開發的綠色通道，節省企業的運行成本，提高經濟效益，還可以減少含碳氣體排放，加速地球碳循環，減輕溫室效應，創造社會和環境效益。

然而目前，雖然有文獻(Phillips et al.,2015)報道在Clostridiumcarboxidivorans P7中使用該實驗室自己開發的培養基配方，在此基礎上將Mo濃度提高10倍促進乙酸、丁酸和己醇的合成，將Mo濃度從原始培養基的1.05、0.12和0.09g/L提升至2.05、0.64和0.88g/L，但是食氣厭氧菌在發酵過程中產物合成能力較弱，醇類物質的產量低下，尤其是丁醇、己醇等高級醇的產量，限制了微生物發酵技術在工業生產實際中的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種提高食氣厭氧菌利用合成氣發酵產醇能力的方法，來解決現有技術中利用合成氣發酵過程中產物合成能力較弱，醇類產量低下的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種食氣厭氧菌利用合成氣發酵的培養體系，包括以下組分：微量元素、二價鎳離子和培養基；

所述的微量元素包括鎂元素，鐵元素，鈷元素，硒元素和鎢元素；所述的微量元素的體積為培養基體積的0.3～0.4％；

所述的二價鎳離子在培養體系中的濃度為0.5～50μM；

所述的培養基包括以下體積分數的組分：1～5％的大量元素溶液，0.2～0.8％的還原劑溶液，余量的營養水溶液。

優選的，所述的二價鎳離子在培養體系中的濃度為5～35μM。

優選的，所述的二價鎳離子在培養體系中的濃度為15～34μM。

優選的，所述的二價鎳離子來源于氯化鎳。

優選的，所述的大量元素溶液包括以下含量的組分：6～10wt％氯化鈉，8～12wt％氯化銨，0.5～1.5wt％氯化鉀，0.5～1.5wt％磷酸二氫鉀，1～3wt％硫酸鎂，0.2～0.6wt％氯化鈣和余量的水。