丙酮丁醇梭菌

摘要： 酸水解产生的副产物会严重抑制小麦秸秆水解液丁醇发酵。该文针对树脂对小麦秸秆水解液中丁醇发酵抑制物的脱除效果进行研究。通过强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂732及大孔树脂XAD-4对小麦秸秆水解液进行抑制物脱除处理,以未处理组作为对照。离子交换树脂732处理后丁醇得率及含量均高于大孔树脂XAD-4处理。离子交换树脂732处理后在糖质量浓度为33.23 g/L的条件下发酵,丁醇和总溶剂质量浓度可达到7.58、13.09 g/L,得率分别可达到0.23、0.40 g/g,相对于对照组产量分别提高了5.3、5.9倍。在发酵前期,对照组丙酮丁醇梭菌的ATP和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NADH)积累缓慢,在发酵进行到24 h的时候达到峰值。随着发酵的进行,对照组中丙酮丁醇梭菌的乙醇脱氢酶和丁醇脱氢酶活性最高仅能达到初始状态的29%和44%,而在离子交换树脂732处理组中可以达到初始状态的171%和142%。

摘要： 为了深入挖掘利用丙酮丁醇梭菌产生物丁醇过程中氨基酸代谢的动态过程,探究利用廉价氮源玉米浆中的氨基酸用于丙酮丁醇梭菌产生物丁醇的生产策略,寻找生产丁醇的高效率廉价氮源来降低发酵生产成本.该研究首先利用高通量测序技术对玉米浆中微生物多样性进行分析;同时基于丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)生产丙酮-丁醇-乙醇(Acetone-Butanol-Ethanol,ABE)碳代谢动态模型的基础上,构建氨基酸代谢模型,以此模拟15种氨基酸在利用木糖为碳源发酵生产ABE中的氨基酸代谢过程,并对氨基酸的代谢与丙酮丁醇梭菌的生物量以及ABE的合成相关性关系进行冗余分析;通过模型预测实际生产中利用玉米浆发酵时氨基酸的消耗过程.结果表明,梭状芽胞杆菌属(Clostridium)占细菌总数的68.76％,是玉米浆中的优势菌群;最佳参数校正后构建了氨基酸代谢模型,模拟值与试验值有较好拟合度;11种氨基酸(苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬酰胺)在培养过程中迅速消耗用于细胞生长和溶剂生成,3种氨基酸(脯氨酸、组氨酸、天冬氨酸)保持稳定状态,同时发酵过程中谷氨酰胺积累;冗余分析表明其中5种氨基酸对发酵产物及生物量影响具有相关性,相关性排序从大到小依次为丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、缬氨酸、天冬酰胺;模拟预测玉米浆中缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸在发酵过程中基本被消耗,推测其为发酵后期的营养限制性因子.该结论可证实玉米浆可作为丙酮丁醇梭菌发酵丁醇的优势氮源,为丙酮丁醇梭菌的氨基酸代谢调控及下一步利用并优化玉米浆作为氮源生产生物丁醇提供一定的理论参考和数据支撑.

摘要： 丙酮丁醇梭菌是生物丁醇合成的重要菌株,近年来,研究者们利用基因编辑等技术对其进行菌株改造.通过对丙酮丁醇梭菌中3个细胞分裂蛋白(RodA、DivIVA、DivIB)编码基因(cac1251、cac2118、cac2125)进行敲除,发现cac2118敲除菌株的细胞在产溶剂期为球状形态,细胞变小,ABE发酵的丁醇得率为0.19 g/g,与野生型相比提高了5.6％.cac1251敲除菌株的葡萄糖消耗量和丁醇产量与野生型相比降低了33.9％和56.3％,分别为47.3 g/L和5.6 g/L.cac1251和cac2125的敲除对细胞生长有显著影响,菌体浓度最大值与野生型相比分别降低了40.4％和38.3％.研究表明细胞分裂蛋白DivIVA对细胞的形态和大小调控起重要作用;细胞分裂蛋白RodA和DivIB调控细胞分裂进程,进而影响细胞生长和溶剂合成进程.

摘要： 为了提高丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)的丁醇耐受能力和培养基总糖产丁醇的转化率,通过原生质体融合的方法,研究了溶菌酶浓度及其作用时间、再生培养基种类、55°C条件下菌体致死时间、不同PEG分子量以及作用时间、Ca2+和Mg2+不同的添加量对丙酮丁醇梭菌原生质体制备、融合、再生的影响,得到了一套比较系统的丙酮丁醇梭菌的原生质体融合条件,同时通过气相色谱检测了融合菌的产溶剂能力并计算总糖转化率.结果 显示,最终得到的215I菌株的总糖转化率比原始菌株提高了34.7％,产丁醇能力比原始菌株提高了32.2％,并且发现1株融合菌能产生新物质.原生质体融合方法在丙酸丁醇梭菌育种方面有广泛的应用潜力,通过融合得到的菌株为丁醇生产奠定了基础.

摘要： 中科院大连化物所(DICP)和北京大学的研究人员最近在《Nature Communications》上报导的一种高效催化新方法,可将含水生物质发酵液转化为不溶于水的产物。该方法所用催化剂为掺杂锡的氧化铈(Sn-ceria),可将ABE发酵液中约70%的碳原子转化为4-庚酮(4-HPO),选择性高达86%。ABE发酵液是以淀粉或纤维素为原料,经丙酮丁醇梭菌发酵获得,一般浓度较低,通过浓缩、分离等提纯过程可得到纯品丙酮(A)、丁醇(B)和乙醇(E)产物,能耗较高。ABE发酵液的理想利用方式是不经分离而直接转化制备燃料和化学品。Sn-ceria是脱氢反应、Guerbet醇反应、缩合反应和酯化反应通用的催化剂,所有这些反应彼此接续,包括酸碱催化和氧化还原反应,最终得到4-HPO,选择性高。Sn-ceria的优异催化性能源于氧化铈中锡的高度分散性和铈的氧空位。4-HPO是一种高附加值中间体,可用于生产喷气燃料和精细化学品。

摘要： 强化利用丙丁梭菌发酵生产丁醇的主要方法有:添加电子载体强化NADH再生速率、通CO气体抑制氢化酶活性、外添少量丁酸等.但是,上述方法存在着总溶剂产量低、精制成本高、辅料价格昂贵等缺点.本研究通过向丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵液添加少量电子受体(Na2SO4/CaSO4,2g/L),使得梭菌胞内的电子穿梭传递系统的电子流和质子流发生改变,较多电子e–和质子H+走向NADH合成途径,有利于丁醇合成;电子受体添加还可以促进对梭菌生存/丁醇合成的"有益"氨基酸、特别是缬氨酸的胞内积累/分泌,进一步强化了丁醇生产.在7L罐规模的发酵条件下、添加2g/L的电子受体Na2SO4,ABE发酵的丁醇浓度达到12.96g/L的最高水平,丁醇/丙酮比也有提高,分别比对照组提高35%和10%.添加Na2SO4等廉价电子受体提高了ABE发酵中的丁醇浓度,虽然提高幅度有限,但却可为利用发酵工程技术提高丁醇浓度和丁醇/丙酮比提供一种新的途径.%The common techniques/methods for enhancing butanol synthesis in ABE fermentation by Clostridium acetobutylicum include adding electron carrier to increase NADH regeneration rate, repressing hydrogenase via aerating CO,supplementing small amount of butyrate,etc.However,those methods suffer from the problems of total solvent decrease,purification cost-up to remove pigments, high butyrate cost,etc.In this study,small amount of electron receptors(Na2SO4/CaSO4,2g/L)were added into the ABE fermentation broth: leading to the electron/proton flow transition/changes in the intracellular electron shuttle-transportation system,directing more electron/proton into the NADH regeneration route which enhanced for butanol synthesis; promoting the intracellular accumulation or secretion of those amino acids beneficial for cells survival/butanol synthesis,particularly valine. In the ABE fermentation in a 7L fermentor,by adding 2g/L electron receptor(Na2SO4),the butanol concentration reached the highest levels of 12.96g/L and butanol/acetone ratio also enhanced,the increments were 35% and 10%,respectively compared with those of control. The addition of the cheap electron receptor,such as Na2SO4,could increase the butanol concentration though the increment was limited,but it would supply a new and alternative fermentative method for enhancing butanol synthesis and butanol/acetone ratio.

摘要： [Objective]The feasibility of producing acetone-butanol-ethanol(ABE)from sweet potato as raw material was studied.[Methods]ABE fermentation was carried out with Clostridium acetobutylicum J-3-3 which was isolated and identified in this study.The optimum fermentation process was determined by optimizing the fermentation medium and the fermenta-tion conditions.Fermentation products were determined by gas chromatography internal stand-ard method.[Results]The optimum medium composition:The initial concentration of sugar in sweet potato liquor was 100 g/L,soybean meal was 8 g/L,KH2PO4was 0.8 g/L,FeSO4·7H2O was 0.06 g/L,and the initial pH was 7.5.The optimum fermentation conditions were as follows:Temperature 37°C,initial pH(pH 5.8),seedling age 22 h,and inoculation a-mount 10％.Under this fermentation condition,the solvent yield reached the maximum after 60 h of fermentation.The yields of acetone,ethanol and butanol were 6.98 g/L,1.16 g/L and 15.34 g/L,respectively.The total solvent was 23.48 g/L.[Conclusion]The research result demonstrated that it was feasible to perform the ABE fermentation with sweet potato as raw material,which provides a new idea of broadening the source of raw material for producing ace-tone-butanol-ethanol from fermentation and deep processing of sweet potato.%[目的]研究以甘薯为原料发酵生产丙酮-丁醇-乙醇(ABE)的可行性.[方法]以本研究分离鉴定的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)J-3-3 为生产菌株,通过发酵培养基和发酵条件的优化,确定最佳的发酵工艺条件.发酵产物采用气相色谱的内标法测定.[结果]最佳发酵培养基组成:甘薯液化液初糖浓度为 100 g/L,豆粕 8 g/L,KH2PO40.8 g/L,FeSO4·7H2O 0.06 g/L.最佳发酵条件:温度 37°C,初始 pH 自然(pH 值为5.8),种龄22 h,接种量10％.在此发酵工艺条件下发酵60 h,溶剂产量达到最大,丙酮、乙醇和丁醇的产量分别为 6.98 g/L、1.16 g/L和 15.34 g/L,总溶剂 23.48 g/L.[结论]研究结果表明,以甘薯为原料发酵生产丙酮-丁醇-乙醇是可行的,这为拓宽发酵法生产丙酮-丁醇-乙醇的原料来源以及甘薯的深加工提供了新的思路.

摘要： 生物丁醇是一种重要的化工原料和极具潜力的新型燃料,然而目前生物法制造丁醇与石化方法相比,并无显著经济竞争力.为提高丁醇发酵的经济效益,本文基于丙酮丁醇梭菌中乙偶姻和丙酮生成的竞争性关系,采用基因工程手段将传统丁醇发酵中的廉价副产物替换为高值化学品乙偶姻.研究表明,乙酰乳酸脱羧酶基因alsD是丙酮丁醇梭菌中乙偶姻合成的关键基因,强化表达alsD基因大幅提高了丙酮丁醇梭菌的乙偶姻产量而降低了丙酮产量.失活乙酰乙酸脱羧酶基因adc彻底消除了丙酮的产生而进一步提高了乙偶姻得率.对发酵条件进行优化后,所得基因重组菌株最终产生丁醇(13.8 g/L)、乙偶姻(4.3 g/L)、乙醇(3.9 g/L),而无丙酮.最终实现了乙偶姻完全取代丙酮与丁醇联产的目的,丁醇发酵的总产品得率以及产品价格均得以提升,为提高生物丁醇的经济效益提供了重要思路,也为后续丁醇联产2,3-丁二醇的研究奠定了基础.

摘要： 本文选择了丙酮丁醇梭菌的一对cohesin-dockerin蛋白对作为对象，其中CohA2是脚架蛋白cipA上的第二个cohesin，DocA来源于多糖水解酶GH9。使用核磁共振手段对这两个蛋白进行了结构解析，并进行了相互作用的研究，找到了与其他种属典型cohesin-dockerin蛋白对不同的特征。

摘要： 文章利用丙酮丁醇梭菌ATCC824 为出发菌株，采用焦化没食子酸厌氧平板法筛选得到了糠醛耐受浓度达到3g/L的优势菌株进行保藏。该菌株丁醇产量为11.09g/L，丁醇比例达 54.44%，主要溶剂产出到达20.37g/L，解决了甜高粱渣高温酸水解条件下水解液中抑制物糠醛对丁醇发酵产生的抑制作用，降低了生物丁醇发酵生产相关脱毒工艺的生产成本，有利于相关工艺的改进。并为相关菌种的改造提供新思路。

摘要： 经济社会的快速发展,带来了能源耗竭、环境污染等问题,因而开发有利于可持续发展的新能源生产技术成为热点,清洁、可再生的生物质能源——生物丁醇广受关注.通过特异性酶降解方法，结合SEM分析生物膜组成,得出生物膜胞外基质中含有蛋白、多糖、脂类和核酸等成分，其中多糖、蛋白对生物膜的结构稳定起主要作用。进一步分析各组成含量得出微生物菌体、多糖、蛋白、核酸和脂类含量分别占生物膜干重的比例为：2.26%-3.38%、36.09±1.00%、23.86±1.58%、4.05±2.00%和10.85±2.00%。其次，形成生物膜后细菌的耐受性增强。最后，为了更进一步提高固定化发酵性能，进行了材料筛选及相应的修饰。依据固定化发酵的基本方法、材料特性选取较为适合的纤维类材料，通过宏观及微观对比各纤维材料的表面性质，相应的设计实验。当这些材料作为固定化载体时，对发酵性能、稳定性、菌体吸附量的综合考察，筛选出一种较佳的载体——亚麻。接下来测定细胞表面性质，相应的进行材料修饰应用于固定化丙酮丁醇梭菌发酵。经PEI及硬脂酸修饰后菌体吸附量分别增加了2.39、1.70倍，丁醇产率分别提高了10.02%、5.03%。材料改性增加了载体和菌体间的作用力，提高了菌体密度，从而提高了发酵性能。

摘要： 本实验对丙丁菌利用六碳糖、五碳糖和纤维二糖的情况进行了研究;通过添加碳酸钙或NaOH,调节产溶剂期pH,提高了丙丁菌对木糖的利用率(由11.2 g/L 增加到27.9 g/L);并通过改变混合糖(葡萄糖、木糖)的比例,同时流加氢氧化钠来试图提高溶剂产量.

摘要： 在世界石油资源日益减少和价格不断上升的情况下,寻找能够代替石油的可再生能源已经成为全球的热点问题.生物丁醇以其较乙醇等其他生物能源更好的特性而日益受到重视.本文对生物丁醇生产过程中涉及的各要素和关键技术做了阐述.并对其存在的问题和解决方案,发展方向进行了分析总结.

摘要： 在世界石油资源日益减少和价格不断上升的情况下,寻找能够代替石油的可再生能源已经成为全球的热点问题.生物丁醇以其较乙醇等其他生物能源更好的特性而日益受到重视.本文对生物丁醇生产过程中涉及的各要素和关键技术做了阐述.并对其存在的问题和解决方案,发展方向进行了分析总结.

摘要： 在世界石油资源日益减少和价格不断上升的情况下,寻找能够代替石油的可再生能源已经成为全球的热点问题.生物丁醇以其较乙醇等其他生物能源更好的特性而日益受到重视.本文对生物丁醇生产过程中涉及的各要素和关键技术做了阐述.并对其存在的问题和解决方案,发展方向进行了分析总结.

摘要： 在世界石油资源日益减少和价格不断上升的情况下,寻找能够代替石油的可再生能源已经成为全球的热点问题.生物丁醇以其较乙醇等其他生物能源更好的特性而日益受到重视.本文对生物丁醇生产过程中涉及的各要素和关键技术做了阐述.并对其存在的问题和解决方案,发展方向进行了分析总结.

摘要： 选取四株丙酮丁醇梭茵810707、810708、810711、810712对木糖发酵生产新一代液体燃料丁醇进行研究。研究结果表明，木糖混合玉米粉、糖蜜或有机添加物配制培养基，四株菌株均可在其中生长并发酵生产丙酮丁醇。其中菌株810712的发酵性能最好，在木糖和葡萄糖中添加有机添加物可以同时发酵，在35°C恒温静置培养96h后，总产量达19．984．g／t．

摘要： 本发明公开了一种提高丙丁梭菌ABE发酵丁醇/丙酮比和丁醇产量的方法，属于生物技术领域。本发明以玉米粉为发酵原料，通过在丙丁梭菌产溶剂期适量添加活性酿酒酵母和丁酸溶液，形成丙丁梭菌‑酿酒酵母混合培养体系。在严格厌氧、酿酒酵母生长环境苛刻的条件下，酿酒酵母可自身分泌出各种氨基酸。其中，有利于丁醇合成的芳香族氨基酸和天冬氨酸族氨基酸大量积累。在此基础上，添加少量的丁酸还可以弱化丁酸闭环回路的代谢强度。两者共同作用，可以在总溶剂生产强度不变或略有提高的前提下，使ABE发酵的丁醇/丙酮比和最终丁醇浓度大幅提高。本发明的丁醇/丙酮比和丁醇浓度两项指标是利用野生丙丁梭菌间歇式发酵生产丁醇相关研究报道的最高水平，对ABE发酵具有重要指导意义。

摘要： 本发明公开了一种提高丙丁梭菌ABE发酵丁醇/丙酮比和丁醇产量的方法，属于生物技术领域。本发明以玉米粉为发酵原料，通过在丙丁梭菌产溶剂期适量添加活性酿酒酵母和丁酸溶液，形成丙丁梭菌-酿酒酵母混合培养体系。在严格厌氧、酿酒酵母生长环境苛刻的条件下，酿酒酵母可自身分泌出各种氨基酸。其中，有利于丁醇合成的芳香族氨基酸和天冬氨酸族氨基酸大量积累。在此基础上，添加少量的丁酸还可以弱化丁酸闭环回路的代谢强度。两者共同作用，可以在总溶剂生产强度不变或略有提高的前提下，使ABE发酵的丁醇/丙酮比和最终丁醇浓度大幅提高。本发明的丁醇/丙酮比和丁醇浓度两项指标是利用野生丙丁梭菌间歇式发酵生产丁醇相关研究报道的最高水平，对ABE发酵具有重要指导意义。

摘要： 本发明公开了一种利用热解糖高温厌氧菌和丙酮丁醇梭菌共培养发酵生产丁醇的方法，包括以下步骤：(1)将活化的热解糖高温厌氧菌接种到含有木聚糖的发酵培养基中进行发酵，得到发酵液；(2)将活化的丙酮丁醇梭菌接种到步骤(1)得到的发酵液中，发酵生产丁醇。当热解糖高温厌氧菌M5培养了60h时加入丙酮丁醇梭菌菌泥，丁醇产量最高，达到8.34g/L，这也是目前利用木聚糖为唯一碳源时共培养得到的最高丁醇产量。该方法降低了工业生产丁醇的成本，同时解决了热解糖高温厌氧菌能利用半纤维素却丁醇产量低的问题，具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种重组丙酮丁醇梭菌的构建方法以及在发酵半纤维制备丁醇中的应用，所述的重组丙酮丁醇梭菌是通过在丙酮丁醇梭菌中过表达木聚糖酶基因构建得到的。与现有技术相比，本发明具有如下优势：(1)在丙酮丁醇梭菌中过表达木聚糖酶基因，成功表达木聚糖酶，该木聚糖酶具有高度可溶性且可完全分泌至细胞外，有效的提升了丙酮丁醇梭菌降解半纤维素的能力。(2)实现以半纤维为唯一碳源发酵制备丁醇的生物过程，大幅降低了制备丁醇的成本，进一步验证了将可再生的生物质能转化为生物燃料的可行性。(3)相比于野生菌，本发明构建的重组丙酮丁醇梭菌将丁醇产量从1.25g/L提高到4.03g/L。

摘要： 本发明公开了一株利用木薯为原料生产丁醇的丙酮丁醇梭菌及其应用。该丙酮丁醇梭菌保藏在中国典型培养物保藏中心，CCTCC M 2011280。这个菌株具有发酵生产丁醇的能力，特别是在以木薯为原料的发酵培养基中丁醇的发酵量可以达到13.07g/L。

摘要： 本发明公开了一种重组丙酮丁醇梭菌的构建方法以及在发酵半纤维制备丁醇中的应用，所述的重组丙酮丁醇梭菌是通过在丙酮丁醇梭菌中过表达木聚糖酶基因构建得到的。与现有技术相比，本发明具有如下优势：(1)在丙酮丁醇梭菌中过表达木聚糖酶基因，成功表达木聚糖酶，该木聚糖酶具有高度可溶性且可完全分泌至细胞外，有效的提升了丙酮丁醇梭菌降解半纤维素的能力。(2)实现以半纤维为唯一碳源发酵制备丁醇的生物过程，大幅降低了制备丁醇的成本，进一步验证了将可再生的生物质能转化为生物燃料的可行性。(3)相比于野生菌，本发明构建的重组丙酮丁醇梭菌将丁醇产量从1.25g/L提高到4.03g/L。

摘要： 本发明公开了一种使用丙酮丁醇梭菌处理蜜饯厂废水发酵产丁醇的方法，其内容为制备丙酮丁醇梭菌种子液，发酵稀释十倍的蜜饯厂废水，通过排气装置，排出发酵过程中产生的氢气、二氧化碳，并保持培养过程中的厌氧状态，经恒温气浴震荡箱震荡混匀发酵瓶中的发酵液，使丙酮丁醇梭菌能够充分利用发酵液中的还原糖。该方法与现有的蜜饯厂废水处理方法相比，可以充分将蜜饯厂废水变废为宝，充分利用蜜饯厂废水糖浓度高的优势，减少曝气等对环境的污染等优点。有望变废为宝，有效解决蜜饯厂废水因pH值低、盐度高、有机污染物分子质量大而难处理的问题。

摘要： 本发明公开了一种利用热解糖高温厌氧菌和丙酮丁醇梭菌共培养发酵生产丁醇的方法，包括以下步骤：(1)将活化的热解糖高温厌氧菌接种到含有木聚糖的发酵培养基中进行发酵，得到发酵液；(2)将活化的丙酮丁醇梭菌接种到步骤(1)得到的发酵液中，发酵生产丁醇。当热解糖高温厌氧菌M5培养了60h时加入丙酮丁醇梭菌菌泥，丁醇产量最高，达到8.34g/L，这也是目前利用木聚糖为唯一碳源时共培养得到的最高丁醇产量。该方法降低了工业生产丁醇的成本，同时解决了热解糖高温厌氧菌能利用半纤维素却丁醇产量低的问题，具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一株利用木薯为原料生产丁醇的丙酮丁醇梭菌及其应用。该丙酮丁醇梭菌保藏在中国典型培养物保藏中心，CCTCC M 2011280。这个菌株具有发酵生产丁醇的能力，特别是在以木薯为原料的发酵培养基中丁醇的发酵量可以达到13.07g/L。

摘要： 本发明涉及一种厌氧发酵丙酮丁醇梭菌产丁醇的方法，包括菌种活化、种子培养、厌氧发酵生产丁醇三步骤。本发明根据丙酮-丁醇梭菌厌氧发酵生产丁醇时pH变化的特性，在发酵体系中引入了pH胁迫调控，对丙酮-丁醇梭菌产酸期和产醇期的pH进行胁迫调控，当产酸期pH5.5，产醇期pH调节到4.7-4.9，相对于不调控pH的丁醇发酵，丁醇产量提高了20%，发酵周期缩短了33%，生产速率提高了28.9%，；此方法缩短了发酵周期、提高了产量、降低了成本，操作简便，易应用于丁醇的工业化生产。