丙酸杆菌耐酸菌株的选育及其应用

摘要

近年来微生物法发酵生产丙酸受到了越来越多的关注。为解除发酵过程中存在的反馈抑制现象，研究人员从培养基优化、代谢途径及发酵过程调控等方面进行了大量的研究。但是丙酸杆菌生产菌株的性能直接影响着丙酸的发酵效率，因此，筛选一株性能优良的耐酸菌株对丙酸的发酵分离耦合工艺的建立以及工业化生产具有重要意义。
　　本论文以实验室保藏的费氏丙酸杆菌F-0和产酸丙酸杆菌P-0为出发菌株，采用压力筛选的方法，筛选出了具有优良生产性能的耐酸菌株。本论文的主要研究结果如下：
　　1、以实验室保藏的费氏丙酸杆菌F-0为出发菌株，采用压力筛选的方法，即逐渐提高环境选择压力（丙酸浓度），获得了一株耐50g/L丙酸的费氏丙酸杆菌，为费氏丙酸杆菌耦合发酵联产丙酸/维生素B12提供了优良菌株。
　　2、以实验室保藏的产酸丙酸杆菌P-0为出发菌株，采用压力筛选的方法，获得了一株耐酸产酸性能良好的产酸丙酸杆菌菌株P-10。在摇瓶发酵168h时，丙酸浓度为49.66g/L，丙酸产率为0.3g/(L·h)，较出发菌株P-0提高了53.04％。同时，7L发酵罐实验结果表明，耐酸菌株P-10的发酵周期为168h时，丙酸浓度达到55.63g/L，丙酸产率为0.33g/(L·h)，较摇瓶发酵又提高了10%。
　　3、考察了产酸丙酸杆菌P-10的产酸稳定性，结果表明，摇瓶连续传代8次后耐酸菌株P-10的产丙酸能力没有明显下降，显示出了良好的产酸稳定性。
　　4、考察了丁二酸对产酸丙酸杆菌P-10发酵的影响，结果表明，当在培养基中添加15g/L和20g/L的丁二酸时，耐酸菌株P-10的菌体生长未受到影响，产丙酸和丁二酸能力没有降低；而出发菌株P-0产丙酸能力分别降低了16.38%和17.01%，产丁二酸能力分别降低了33.32%和36.07%，同时菌体生长能力也降低了30.32%和35.50%；与出发菌株P-0相比，耐酸菌株P-10耐受丁二酸的能力有了明显提高。
　　5、考察了产酸丙酸杆菌P-10在分批补料发酵中的应用。当发酵进行至84h和156h时，分别进行二次接种，即再接入10%的新鲜种子液，结果表明，发酵结束时丙酸浓度分别达到了60.39g/L和54.35g/L，均高于耐酸菌株P-10未进行二次接种发酵时的丙酸浓度，尤其是在84h进行二次接种时，丙酸浓度比未进行二次接种发酵时提高了17.74%。此外，相同条件下在发酵终点时，耐酸菌株P-10的丙酸产率较出发菌株P-0提高了74.99%，进一步验证了耐酸菌株P-10的应用前景。

目录

第1章 绪 论

1.1丙酸简介

1.1.1丙酸的理化性质

1.1.2丙酸的用途

1.1.3丙酸的合成方法

1.1.4丙酸的提取方法

1.2微生物发酵法生产丙酸的研究进展

1.2.1生产菌株

1.2.2发酵工艺

1.2.3代谢途径

1.2.4发酵的营养及环境特性

1.2.5发酵模式的研究

1.2.6发酵液中丙酸含量检测

1.3微生物发酵法生产丙酸存在的主要问题

1.4本论文研究目的及意义

1.4.1丙酸杆菌耐酸菌株的选育

1.4.2产酸丙酸杆菌耐酸菌株P-10的稳定性及应用

1.5本研究的创新点

第2章 丙酸杆菌耐酸菌株的选育

2.1材料与方法

2.1.1菌种

2.1.2培养基

2.1.3实验主要仪器设备及试剂

2.1.4分析方法

2.1.5实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1费氏丙酸杆菌压力筛选

2.2.2产酸丙酸杆菌压力筛选

2.2.3摇瓶发酵

2.2.4发酵罐发酵

2.3本章小结

第3章 产酸丙酸杆菌耐酸菌株P-10的稳定性及应用

3.1材料与方法

3.1.1菌种

3.1.2培养基

3.1.3实验主要仪器设备及试剂

3.1.4分析方法

3.1.5实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1 P-10产酸稳定性实验

3.2.2 P-10二次接种

3.2.3培养基添加丁二酸的摇瓶发酵

3.3本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果