[發(fā)明專利]一種食氣厭氧菌利用合成氣發(fā)酵產(chǎn)醇的培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610726560.4
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107779478B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志勇;謝彬濤;吳冠勛;郭亞瓊;韓一凡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P7/16;C12P7/04;C12N1/20;C12R1/145
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 李娜

本發(fā)明提供了一種食氣厭氧菌利用合成氣發(fā)酵的培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方法，所述培養(yǎng)體系包括以下組分：微量元素、鋅離子、鉬酸根離子和培養(yǎng)基；所述的鋅離子在培養(yǎng)體系中的濃度為100～500μM；本發(fā)明利用所述培養(yǎng)體系對食氣厭氧菌進(jìn)行發(fā)酵，提高了食氣厭氧菌發(fā)酵產(chǎn)醇類的能力，以Clostridium carboxidivorans P7為例，菌株的細(xì)胞濃度最大可達(dá)OD₆₀₀nm～1.543Abs，最高乙醇產(chǎn)量為2.531g/L，正丁醇產(chǎn)量最高為0.318g/L，正己醇含量為0.034g/L。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種食氣厭氧菌利用合成氣發(fā)酵產(chǎn)醇的培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)

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(yè)廢氣(如焦?fàn)t煤氣、煉廠氣)、城市固體廢棄物以及生物質(zhì)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(nèi)的溫室效應(yīng)，加劇了厄爾尼諾現(xiàn)象，導(dǎo)致氣候異常、海平面上升、農(nóng)作物產(chǎn)量下降等諸多嚴(yán)重的社會環(huán)境和經(jīng)濟(jì)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(xiàn)有技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，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(jìn)行生長，并且將其轉(zhuǎn)化為多種有機(jī)酸和醇類物質(zhì)，包括乙酸、丁酸、2，3-丁二醇等高附加值化學(xué)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(yīng)用到微生物的工業(yè)發(fā)酵過程中，不僅可以形成一條可持續(xù)發(fā)展的能源和化學(xué)品開發(fā)的綠色通道，節(jié)省企業(yè)的運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以減少含碳?xì)怏w排放，加速地球碳循環(huán)，減輕溫室效應(yīng)，創(chuàng)造社會和環(huán)境效益。

然而目前，雖然有文獻(xiàn)(Phillips et al.,2015)報(bào)道在Clostridiumcarboxidivorans P7中使用該實(shí)驗(yàn)室自己開發(fā)的培養(yǎng)基配方，在此基礎(chǔ)上將Mo濃度提高10倍促進(jìn)乙酸、丁酸和己醇的合成，將Mo濃度從原始培養(yǎng)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(fā)酵過程中產(chǎn)物合成能力較弱，醇類物質(zhì)的產(chǎn)量低下，尤其是丁醇、己醇等高級醇的產(chǎn)量，限制了微生物發(fā)酵技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種食氣厭氧菌利用合成氣發(fā)酵產(chǎn)醇能力的方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)中利用合成氣發(fā)酵過程中產(chǎn)物合成能力較弱，醇類產(chǎn)量低下的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種食氣厭氧菌利用合成氣發(fā)酵的培養(yǎng)體系，包括以下組分：微量元素、鋅離子、鉬酸根離子和培養(yǎng)基；

所述的微量元素包括以下元素：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(yǎng)基體積的0.3～0.4％；

所述的鋅離子在培養(yǎng)體系中的濃度為100～500μM；

所述的培養(yǎng)基包括以下體積分?jǐn)?shù)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(yǎng)水溶液。

優(yōu)選的，所述的鋅離子在培養(yǎng)體系中的濃度為150～350μM。

優(yōu)選的，所述的鋅離子在培養(yǎng)體系中的濃度為250～300μM。

優(yōu)選的，所述的鋅離子來源于硫酸鋅或氯化鋅。

優(yōu)選的，所述的鉬酸根離子在培養(yǎng)體系中的質(zhì)量濃度為0.005～0.02％，所述的鉬酸根離子來源于鉬酸鈉。