酪丁酸梭菌发酵海带水解液产丁酸和丁醇的研究

发布时间：2024-05-09 02:30

　　丁酸和丁醇是重要的化学品,被广泛应用于化工、食品和医药等领域,目前主要以石油为原料通过化学法合成。由于化石能源的逐渐枯竭和环境污染问题的日益严重,利用微生物发酵可再生生物质生产生物基化学品和生物燃料受到越来越多的关注。然而,由于微生物转化存在底物成本高、副产物的存在导致目标产物浓度和得率低等缺点,通过微生物发酵生产丁酸和丁醇无法与化学合成法竞争。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)是丁酸和丁醇代谢过程中的关键辅因子,许多研究表明通过外源添加电子载体或使用较高还原态的底物如甘油或甘露醇能强化NADH供给水平,能够提高还原性产物(如乙醇、丁醇、1,3-丙二醇和丁酸)的发酵水平。因此,本研究拟通过选取来源丰富、可再生的廉价底物海带作为甘露醇的来源,并通过代谢工程和过程工程手段强化酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum ATCC 25755)对甘露醇和海带水解液的利用,以期为生物基丁醇和丁酸的经济高效生产提供借鉴。研究结果表明,以1:2或2:3的甘露醇/葡萄糖为混合底物,能有效提高Clostridium t...

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图1-1酪丁酸梭菌的中心代谢途径[33]

华南理工大学硕士学位论文10于ABE发酵[67]。例如，AmritaRanjan等人以水稻秸秆为底物，使用C.acetobutylicumNCIM2337通过ABE发酵最终获得较高的20.05g/L溶剂，其中丁醇产量为13.5g/L，实现了木质纤维素向丁醇的生物转化，有效降低了底....

图2-1C.tyrobutyricum分别以不同比例甘露醇/葡萄糖混合底物的分批发酵动力学A:0:50;B:1:3;C:1:2;D:2:3;E:1:1;E:50:0Fig.2-1BatchfermentationskineticsofC.tyrobutyricuminCGMwithdifferentratiosofglucosetomannitolassubstratesinserumbottles

第二章酪丁酸梭菌利用甘露醇/葡萄糖混合底物和海带水解液发酵产丁酸25失衡，致使细胞生长代谢停止（图2-1F）。值得一提的是，与以葡萄糖为底物相比，以甘露醇/葡萄糖混合物为底物时，丁酸得率（0.40g/gvs.0.41-0.46g/g）明显提高，以质量比为1:2或2:3的葡萄糖/甘....

图2-2不同因素对海带酸水解的影响A：底物浓度；B：酸浓度；C：温度；D：反应时间Fig.2-2.TheeffectofdifferentfactorsonacidhydrolysisofS.japonicaA:Seaweedcontents;

华南理工大学硕士学位论文28水解液中甘露醇的浓度达到最大值为25.88g/L。然而继续增加硫酸浓度至0.4mol/L时，甘露醇浓度略有下降。与先前研究一样，酸溶液中的氢离子在水解反应中起到催化剂的作用[122]，在较低的酸浓度的条件下，溶液中氢离子浓度随酸浓度的增大而逐渐增大，海....

图2-3酸浓度、温度和处理时间对海带水解液中甘露醇浓度的影响

华南理工大学硕士学位论文32各因素的交互作用影响均与回归分析及方差分析结果吻合。图2-3酸浓度、温度和处理时间对海带水解液中甘露醇浓度的影响A-C.响应面曲线图，D-F.等高线图Fig.2-3Responsesurfaceplots(A-C)andcorrespondingcon....

本文编号：3968180