緩沖體系對丙酮丁醇梭菌發(fā)酵生產丁醇的影響.pdf

1、在當今社會石油資源日漸枯竭，環(huán)境污染日益嚴重的情況下，生物發(fā)酵生產丁醇得到社會越來越多的關注。然而，傳統(tǒng)的發(fā)酵方式具有丁醇產量低、發(fā)酵物料來源有限等諸多不足，因此，采取代謝調控手段提高丁醇產量、尋找來源廣泛且價格低廉的發(fā)酵物料等對丁醇發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。
　　據(jù)大量文獻報道，ABE發(fā)酵培養(yǎng)基中pH、金屬離子以及有機酸對丁醇的產量影響顯著，本研究構建的含有CaCO3、MnCO3及丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）的新型緩沖體系，能夠在調

2、節(jié)發(fā)酵過程pH的同時為發(fā)酵培養(yǎng)基提供適量必需金屬離子Ca2+、Mn2+以及適量的丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)），結果表明，在優(yōu)化緩沖體系作用下，丁醇的產量顯著提高。
　　本研究首先對幾種單一的緩沖劑或緩沖液進行單因素實驗，篩選出MnCO3、CaCO3和丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）作為優(yōu)化對象。而后以混合糖為底物進行搖瓶發(fā)酵，在發(fā)酵結果的基礎上進行三因素三水平的響應面優(yōu)化，優(yōu)化出三種因素的最適添加量分別為MnCO30.41 g/L、CaCO38.

3、09 g/L以及丁酸（分子態(tài)+離子態(tài)）5.20 g/L，并通過對二次方程模型求導得到該添加量下丁醇的理論產量為10.89 g/L，通過實驗驗證丁醇的產量為10.87g/L，誤差為0.18％。
　　進一步實驗，將優(yōu)化的緩沖體系添加到以混合糖為底物的發(fā)酵培養(yǎng)基中進行發(fā)酵罐發(fā)酵（批次發(fā)酵），研究該緩沖體系對以混合糖為底物進行ABE發(fā)酵過程的pH、溶劑、有機酸代謝及糖底物消耗等的影響，結果表明優(yōu)化緩沖體系能夠顯著調節(jié)ABE發(fā)酵的pH，發(fā)酵

4、結束時pH為5.1，且整個發(fā)酵過程pH始終處于菌體發(fā)酵最適pH（5.5左右）范圍之內;丁醇的產量由空白對照組的4.46 g/L提高至10.52 g/L，提高了135.87％，轉化率為0.25 g/g;平均生產強度為0.15 g/(L· h);有機酸的代謝及糖底物的利用率均有所提高。
　　最后，本研究將優(yōu)化的緩沖體系應用到以菊芋塊莖水解液為底物的ABE批次發(fā)酵中，結果表明，在優(yōu)化緩沖體系作用下，丁醇及總溶劑的產量分別為11.21 g