[發明專利]一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產乙醇的方法

在審

• 申請號: 201710290958.2
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107164567A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 伊日布斯;吳銘杰;嚴金平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C12Q3/00
• 分類號: C12Q3/00;C12P7/06;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產乙醇的方法，屬于能源微生物領域。

背景技術

隨著工業的飛速發展，傳統化石能源在日益枯竭，環境也在日益惡化。利用來源豐富的木質纖維素生產生物乙醇是優秀的化石能源替代物，而且還能減少對環境的污染和溫室氣體的排放。然而，木質纖維素乙醇的生產成本過高阻礙了傳統纖維素乙醇實現工業化生產，造成成本過高的主要原因有：（1）纖維素酶成本過高；（2）缺少能夠高效利用來源于半纖維素的戊糖（五碳糖）的乙醇菌株；半纖維素在植物生物質中的含量僅次于纖維素，而且相比起纖維素，半纖維素更容易水解。但半纖維素水解產生的戊糖和阿拉伯糖等碳源不但不能被傳統纖維素乙醇菌株釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和運動發酵單胞菌（Zymomonas mobilis）利用，而且還會抑制菌株的生長。（3）傳統發酵菌株為常溫菌，但是發酵過程會釋放熱量，導致發酵罐溫度上升。因此，為了保持發酵菌株活性，發酵罐需要配備冷卻裝置；而隨后乙醇蒸餾回收步驟又需要加溫，導致生產過程中的能耗過大。

高溫厭氧菌具有纖維素降解能力強、可直接利用多糖或單糖（六碳糖、五碳糖）等多種碳水化合物發酵生產乙醇的特點。而且高溫發酵可以加速生物質轉化成燃料或其衍生化合物的速度，抑制雜菌的生長，還能減少乙醇蒸餾回收時的成本。Thermoanaerobacteriumsp.Rx1是一株分離于云南保山熱泉的革蘭氏陽性嚴格厭氧高溫芽孢桿菌，能利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、木聚糖、淀粉、果膠、纖維二糖中一種或幾種發酵生產乙醇，生長的pH范圍為4.5-8.0，最適pH值是7.0[1]。利用培養環境pH控制來改變發酵產物分布在很多常溫菌領域都有報道，但在高溫厭氧菌領域卻鮮有報道；而且很多對pH值的控制僅限于初始pH，無法控制發酵過程的pH變化。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產乙醇的方法，該方法利用控制pH值來使高溫厭氧菌Thermoanaerobacteriumsp.Rx1中心碳流向乙醇，提高乙醇產量。

本發明所使用的菌株Thermoanaerobacteriumsp.Rx1已于2011年4月5日保藏在“中國典型培養物保藏中心”，保藏號為CCTCC M 2011109[1]。

一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產乙醇的方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）劃線培養：在溫度為50~60℃條件下，將低溫保存的嗜熱嚴格厭氧革蘭氏陽性菌Thermoanaerobacterium sp. Rx1置于固體培養基上進行厭氧培養48~60h得到Rx1單菌落，其中液體培養基為MM641培養基，固體培養基的pH值為6.0~8.0；

（2）純化培養：將步驟（1）所得Rx1單菌落接種至液體培養基中，在溫度為50~60℃條件下進行厭氧培養12~16h得到純化Rx1菌種，其中液體培養基為MM641培養基，液體培養基的pH值為6.0~8.0；

（3）傳代培養：將步驟（2）所得純化Rx1菌種接種至液體培養基中，在溫度為50~60℃條件下進行厭氧培養至菌體生長至對數期后期得到活化Rx1菌種，其中液體培養基為MM641培養基；

（4）乙醇發酵：將步驟（3）所得活化Rx1菌種接種至發酵液體培養基中，在溫度為50~60℃、通入氮氣或二氧化碳、pH值為6.00~8.00的條件下，發酵6~10h，然后在攪拌條件下繼續發酵48~72h后終止發酵，其中發酵液體培養基為MM641培養基；

所述MM641培養基配方包括碳源、氮源、NH₄Cl、MgCl₂·6H₂O、KH₂PO₄、K₂HPO₄、酵母膏、FeCl₃·6H₂O、刃天青、微量元素；