[發明專利]一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌及其應用

有效

• 申請號: 202010196517.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111500485B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 信豐學;姜岷;呂陽;蔣羽佳;董維亮;章文明;方艷;馬江鋒;周杰
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N15/11;C12P7/16;C12R1/145
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 王月霞

本發明公開了一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌及其應用，其分類命名為丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）,菌株號為LY4，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為（CCTCC M 20191081）。菌株LY4在4?8天時間可基本利用50 g/L的葡萄糖和木糖的混糖（混合比例1：1），不存在CCR效應。

技術領域

本發明屬于微生物技術領域，具體涉及一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌。

背景技術

正丁醇一種無色、有酒氣味的液體，沸點117.7℃，稍溶于水,是多種涂料的溶劑和制增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯（見鄰苯二甲酸酯）的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作為有機合成中間體和生物化學藥的萃取劑，還用于制造表面活性劑。丁醇因其優越的燃燒性能成為目前最具研發前景的生物燃料之一。作為燃料，丁醇具有能量密度大，可直接用于內燃機，運輸方便等優點。在能源危機日益嚴峻的今天，丁醇作為燃料有著廣闊的發展前景。

目前，丁醇主要通過化學法合成，隨著石油資源加速枯竭和價格飛漲，發酵法生產丁醇受到廣泛重視。傳統發酵法生成丁醇主要以糧食和或其他淀粉質農副產品為原料，但這些原料成本較高，同時會出現與民爭糧的問題。

近年來，國內外對木質纖維素為原料發酵產丁醇的研究很多。木質纖維原料中的六碳糖主要是葡萄糖(纖維素的主要組分)，五碳糖主要是木糖以及阿拉伯糖(半纖維素的主要組分)。其中，葡萄糖是最主要成分，其次為木糖，阿拉伯糖的含量較少。微生物在利用復雜碳源過程中普遍存在CCR（Carbon catabolite repression）效應，即速效碳源的快速利用對非速效碳源的代謝產生抑制作用。這一現象在產溶劑梭菌發酵木質纖維素水解液過程中同樣存在。換言之，水解液中同時存在的葡萄糖抑制了細胞對其他糖源(木糖、阿拉伯糖等五碳糖)的有效利用，降低了物料轉化效率和發酵的經濟性。因此，解除產溶劑梭菌中的CCR效應、實現其對五碳糖和六碳糖的同等利用是利用木質纖維素為底物進行發酵的重要問題。共用五碳糖和六碳糖是提高丙酮丁醇菌株發酵效率的一個關鍵科學問題。

發明內容

發明目的：為了解決現有丙酮丁醇梭菌中的CCR效應，本發明提供了一種丙酮丁醇梭菌，本發明進一步提供了丙酮丁醇梭菌在發酵生產丁醇中的應用。

技術方案：本發明所述一種丙酮丁醇梭菌，其分類命名為丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）LY4,已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏時間為2019年12月20日，保藏編號為CCTCC M 20191081，保藏地址為中國湖北省武漢市武昌區珞珈山路16號武漢大學.郵編430072。

該菌株是發明人于2018年9月11日對南京工業大學鏡湖土壤進行篩選，用葡萄糖和木糖混糖為底物添加到培養基中進行篩選，在平板上劃線純化5-7代，篩選出能夠利用葡萄糖和木糖混糖的菌株，并對篩選到的菌株進行厭氧培養，并用液相檢測每天對葡萄糖、木糖的消耗情況。

LY4生長及代謝特性：菌株LY4可以在37℃很好的生長，在pH5.0-6.0下生長良好。

菌株特征：一種革蘭染色陽性菌、細胞呈梭狀、細胞大小(0.6-0.9) μ m* (2.4-4.7) μ m, 常含細菌淀粉粒, 以周生鞭毛運動，表面菌落圓形、突起, 直徑3-5mm。

菌株LY4的16S rDNA的核酸序列如序列表中SEQ ID NO:1所示。

本發明進一步提供了丙酮丁醇梭菌LY4在發酵生產丁醇中的應用。

優選地，丙酮丁醇梭菌LY4共利用葡萄糖和木糖作為碳源，發酵生產丁醇。