[發(fā)明專利]一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產(chǎn)乙醇的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710290958.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107164567A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊日布斯;吳銘杰;嚴(yán)金平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q3/00
• 分類號(hào): 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產(chǎn)乙醇的方法，屬于能源微生物領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源在日益枯竭，環(huán)境也在日益惡化。利用來源豐富的木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物乙醇是優(yōu)秀的化石能源替代物，而且還能減少對(duì)環(huán)境的污染和溫室氣體的排放。然而，木質(zhì)纖維素乙醇的生產(chǎn)成本過高阻礙了傳統(tǒng)纖維素乙醇實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，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(zhì)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(chǎn)生的戊糖和阿拉伯糖等碳源不但不能被傳統(tǒng)纖維素乙醇菌株釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌（Zymomonas mobilis）利用，而且還會(huì)抑制菌株的生長。（3）傳統(tǒng)發(fā)酵菌株為常溫菌，但是發(fā)酵過程會(huì)釋放熱量，導(dǎo)致發(fā)酵罐溫度上升。因此，為了保持發(fā)酵菌株活性，發(fā)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(dǎo)致生產(chǎn)過程中的能耗過大。

高溫厭氧菌具有纖維素降解能力強(qiáng)、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(fā)酵生產(chǎn)乙醇的特點(diǎn)。而且高溫發(fā)酵可以加速生物質(zhì)轉(zhuǎn)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(shí)的成本。Thermoanaerobacteriumsp.Rx1是一株分離于云南保山熱泉的革蘭氏陽性嚴(yán)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(fā)酵生產(chǎn)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(yǎng)環(huán)境pH控制來改變發(fā)酵產(chǎn)物分布在很多常溫菌領(lǐng)域都有報(bào)道，但在高溫厭氧菌領(lǐng)域卻鮮有報(bào)道；而且很多對(duì)pH值的控制僅限于初始pH，無法控制發(fā)酵過程的pH變化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產(chǎn)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(chǎn)量。

本發(fā)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(yǎng)物保藏中心”，保藏號(hào)為CCTCC M 2011109[1]。

一種基于pH值控制的高溫厭氧菌生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，具體步驟如下：

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

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

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

（4）乙醇發(fā)酵：將步驟（3）所得活化Rx1菌種接種至發(fā)酵液體培養(yǎng)基中，在溫度為50~60℃、通入氮?dú)饣蚨趸?、pH值為6.00~8.00的條件下，發(fā)酵6~10h，然后在攪拌條件下繼續(xù)發(fā)酵48~72h后終止發(fā)酵，其中發(fā)酵液體培養(yǎng)基為MM641培養(yǎng)基；

所述MM641培養(yǎng)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；