丁醇高产菌株诱变选育及纤维丁醇发酵研究

论文摘要

利用低温等离子体和亚硝基胍(NTG)对产丁醇芽孢杆菌C2菌株进行复合诱变,通过平板分离、连续传代培养、液体发酵筛选等过程,得到多株丁醇产量明显提高的突变菌株,其中编号为213、42和414的突变菌株发酵7%玉米醪液后丁醇和总溶剂产量分别为12.59、12.44、12.74 g/L和20.36、20.14、20.79 g/L,分别比出发菌株C2提高23.1%、21.6%、24.5%和16.7%、15.4%、19.1%。对突变株进行生理生化试验,其中突变菌株42可以发生荧光色素反应、能利用木聚糖,突变株415纤维二糖利用能力下降。对414号菌株的发酵条件进行优化,在100mL三角瓶发酵体系中,该菌株的最适发酵条件为:装液量100mL,种龄24h,接种量10%,pH 7(自然),37℃静置发酵72h,在此条件下,414菌株发酵7%玉米醪液产丁醇和总溶剂量分别达到12.58~13.77g/L和21.25~22.27g/L。突变菌株不同浓度玉米秸秆水解液丁醇发酵研究表明,突变株42在2%、3%玉米秸秆水解液中发酵溶剂产量分别为为4.10g/L、3.32g/L,比出发菌株C2(3.63g/L、1.78g/L)、对照菌8016(3.92g/L、2.48g/L)分别提高12.94℅、4.59℅和86.52℅、33.87℅。混合糖丁醇发酵和玉米秸秆水解液丁醇发酵结果对比表明,玉米秸秆水解液中的有毒物质严重抑制了微生物的生长和丁醇发酵。玉米秸秆水解液脱毒研究试验中,氢氧化钠调pH至7后,42号突变株丁醇和总溶剂含量从1.39g/L和2.25g/L分别提高到2.91g/L合4.62g/L,分别增加了109.35%、105.33%。熟石灰脱毒调pH至7后突变株的丁醇和总溶剂产量从1.10g/L、2.18g/L分别提高到3.03g/L、4.63g/L,分别提高了175.45%、112.39%。经过蒸煮脱毒之后,总溶剂含量从4.63g/L增加到4.67g/L,脱毒效果不明显。在玉米秸秆水解液中乙醛添加量为1000 mg/L时,丁醇和总溶剂含量从对照的1.74g/L和2.74g/L分别增加到2.72g/L合4.34g/L,分别提高了56.32%和58.39%。玉米秸秆水解液中添加75g/L的活性碳时,丁醇和总溶剂含量从1.74g/L和2.74g/L分别提高到2.38g/L和3.56g/L,分别提高了36.78%和29.93%,脱毒效果明显。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1 能源状况
• 2 燃料丁醇发酵现状
• 2.1 丁醇发酵概述
• 2.2 丁醇发酵菌种
• 2.3 丁醇发酵途径
• 2.4 纤维丁醇研究进展
• 2.4.1 纤维质原料
• 2.4.2 纤维水解液有毒物质及脱毒处理方法
• 2.4.3 纤维丁醇发酵工艺
• 2.4.4 纤维丁醇产业化进展
• 3 低温等离子体诱变育种原理
• 4 课题研究内容、目的和意义
• 第二章 丁醇高产菌株诱变选育
• 1 材料与方法
• 1.1 菌种
• 1.2 培养基
• 1.2.1 活化培养基
• 1.2.2 发酵培养基
• 1.2.3 P2 培养基
• 1.2.4 分离纯化培养基
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 菌种活化
• 1.3.2 低温等离子体-亚硝基胍（NTG）复合诱变
• 1.3.3 丁醇发酵筛选
• 1.3.4 生理生化实验
• 1.3.5 发酵条件优化
• 1.3.6 溶剂含量测定
• 2 结果与分析
• 2.1 诱变育种结果
• 2.2 生理生化试验
• 2.3 玉米醪液丁醇发酵条件优化研究
• 2.3.1 培养基初始pH 对发酵的影响
• 2.3.2 种龄对发酵的影响
• 2.3.3 接种量对发酵的影响
• 2.3.4 发酵时间
• 3. 小结
• 第三章 玉米秸秆水解液丁醇发酵研究
• 1 材料与方法
• 1.1 菌种
• 1.2 玉米秸秆
• 1.3 培养基
• 1.4 试剂
• 1.5 试验方法
• 1.5.1 混合糖发酵
• 1.5.2 玉米秸秆水解液丁醇发酵
• 1.5.3 玉米秸秆水解液 NaOH 调整pH 脱毒
• 1.5.4 玉米秸秆水解液生石灰调整pH 脱毒
• 1.5.5 玉米秸秆水解液蒸煮脱毒
• 1.5.6 玉米秸秆水解液乙醛脱毒
• 1.5.7 玉米秸秆水解液活性炭脱毒
• 1.5.8 溶剂含量测定
• 1.5.9 还原糖含量测定
• 2 结果与分析
• 2.1 突变株在不同浓度玉米秸秆水解液中的发酵结果
• 2.1.1 2%玉米秸秆水解液丁醇发酵结果
• 2.1.2 3%玉米秸秆水解液丁醇发酵结果
• 2.1.3 4%玉米秸秆水解液丁醇发酵结果
• 2.1.4 4.6%玉米秸秆水解液丁醇发酵结果
• 2.2 突变菌株 42 不同浓度混合糖和玉米秸秆水解液对比发酵
• 2.3 玉米秸秆水解液脱毒实验研究
• 2.3.1 调整pH 试验
• 2.3.2 熟石灰脱毒及蒸煮脱毒试验
• 2.3.3 乙醛脱毒试验
• 2.3.4 活性碳脱毒试验
• 3 本章小结
• 第四章 结论与讨论
• 1 本文主要结论
• 2 讨论
• 参考文献
• Abstract