论文摘要
丁醇作为新一代生物燃料,已经成为世界研究的热点。利用可再生原料通过微生物发酵生产丁醇受到人们的普遍关注。目前通过发酵法生产丁醇的成本较石化途径高。降低丁醇的生产成本,可以从以下几个方面入手：选育高产丁醇菌株,开发新的高产低能耗发酵工艺,使用廉价的非粮食原料。本研究采用紫外诱变拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）ATCC 55025,筛选丁醇产量较高的突变株,对优良突变株发酵工艺进行优化,并对杨木水解液发酵产丁醇进行了初步研究,获得主要结果如下：（1）采用紫外诱变拜氏梭菌ATCC 55025的较适合条件为紫外照射100s。经过平板初筛和发酵复筛,得到了一株产量相对较高的突变株U-57。该突变株发酵产丁醇和总溶剂分别为6.44、10.57 g/L,较原始菌株分别提高了7.15%、6.98%。经传代7次培养,突变株U-57丁醇产量较稳定。（2）通过Plackett-Burman设计以及Box-Behnken响应面设计,得到了突变株U-57最佳的培养基组成为：葡萄糖53.66 g/L、酵母浸粉1.5g/L、醋酸铵3.82 g/L、 KH2PO40.75 g/L、MgSO40.2g/L、FeSO4-7H2O20 mg/L、MnSO410 mg/L、CaCO32.60 g/L、L-半胱氨酸盐酸盐0.5g/L、对氨基苯甲酸3 mg/L、硫胺2 mg/L。通过正交实验获得突变株U-57的最佳发酵条件为：温度37℃、初始pH 6.5、接种量6%、装液量85%。最终得到的丁醇和总溶剂平均产量分别为7.85、12.28g/L,比优化前产量分别提高了21.9%、15.3%。（3）通过单因素实验确定了杨木蒸汽爆破渣的较佳酶解条件,在此基础上利用突变株U-57进行了分步糖化发酵和同步糖化发酵,丁醇产量分别为2.19、1.79g/L,并对同步糖化发酵条件进行了优化,优化后同步糖化发酵丁醇和总溶剂产量分别为2.16、3.44 g/L,比之前提高了20.7%、16.7%。为后续的发酵培养基优化和放大实验提供了参考。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 丁醇的特性1.2 丁醇的生产方法1.2.1 醇醛缩合法1.2.2 丙烯羰基合成法1.2.3 微生物发酵法1.3 发酵产丁醇菌1.3.1 主要产丁醇菌1.3.2 产丁醇工程菌的构建1.4 发酵底物研究概况1.4.1 甘蔗、甜菜糖蜜等非粮食原料1.4.2 木质纤维原料1.5 木质纤维发酵产丁醇技术研究进展1.5.1 纤维水解液成分及其对丁醇发酵的影响1.5.2 丁醇发酵技术1.6 本研究的主要内容和意义2 紫外诱变及突变株的筛选2.1 实验材料2.1.1 菌种2.1.2 实验仪器2.1.3 培养基及培养条件2.2 实验方法2.2.1 ATCC 55025生长曲线测定2.2.2 菌悬液的制备2.2.3 紫外诱变菌株ATCC 550252.2.4 高产菌株的筛选2.2.5 遗传稳定性2.2.6 突变株与原始菌株丁醇耐受性比较2.2.7 发酵产物气相色谱检测2.3 结果与分析2.3.1 ATCC 55025生长曲线2.3.2 诱变剂量的选择2.3.3 平板筛选结果2.3.4 发酵初筛结果2.3.5 发酵复筛结果2.3.6 遗传稳定性检测2.3.7 突变株与原始菌株丁醇耐受性比较2.4 小结3 发酵工艺条件优化3.1 实验材料3.1.1 菌种3.1.2 实验仪器3.1.3 培养基及培养方法3.2 实验方法3.2.1 发酵培养基单因素实验3.2.2 Plackett-Burman实验设计3.2.3 响应面实验3.2.4 发酵条件单因素实验3.2.5 发酵条件的正交实验3.3 结果与分析3.3.1 发酵培养基单因素实验结果3.3.2 Plackett-Burman实验结果3.3.3 Box-Behnken实验结果3.3.4 发酵条件单因素实验结果3.3.5 发酵条件的正交实验3.4 小结4 利用杨木水解液发酵产丁醇的初步探讨4.1 实验材料4.1.1 菌种4.1.2 原料4.1.3 实验仪器4.1.4 培养基及培养方法4.2 实验方法4.2.1 杨木蒸汽爆破渣酶解条件的确定4.2.2 分步糖化发酵4.2.3 同步糖化发酵4.2.4 同步糖化发酵条件的优化4.3 结果与分析4.3.1 还原糖的测定4.3.2 杨木蒸汽爆破渣酶解条件的确定4.3.3 分步糖化发酵结果4.3.4 同步糖化发酵结果4.3.5 同步糖化发酵条件的优化4.4 小结5 结论与创新点5.1 结论5.2 讨论5.3 创新点参考文献附录A 缩略词表附录B 攻读硕士学位期间的主要学术成果致谢
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