正丁醇发酵中厌氧纤维素降解菌的筛选及初步鉴定

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingchen1023
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丁醇在能量密度上与汽油相近,可直接用于现有发动机,燃烧后不产生污染环境的硫氧化物和氮氧化物,被认为是一种理想的新型生物能源,有望在不远的将来在一定程度上替代传统的化石燃料。纤维素类生物质资源是自然界中最丰富的可再生资源之一,我国每年产生的农作物秸秆数量可观,且大部分没有得到合理的利用。如果能将这些生物质资源有效利用起来,有目的性地降解,并进一步转化为丁醇,这将极大的降低生产丁醇的成本,使大规模生产燃油丁醇成为可能,这将在一定程度上缓解当前紧张的能源短缺局面。本研究致力于筛选在中温厌氧条件下降解纤维素的微生物复合菌系和菌株,并与产丁醇菌复配构建一个将纤维素转化为丁醇的共培养体系。采用富集驯化筛选方法,从新鲜牛粪中筛选获得一个在厌氧条件下高效降解纤维素的N3复合菌系。该复合菌系在滤纸纤维素培养基中经5d培养后,纤维素降解率达到63.35%。以纤维素为唯一碳源,从N3复合菌系中分离出5株单菌株,编号分别为N3-1,N3-2,N3-3,N3-4和N3-5。其中菌株N3-2的纤维素降解性能优于其他菌株,对菌株N3-2的鉴定表明,其属于革兰氏阳性菌,产芽孢,能利用纤维素、木糖等多种碳水化合物生长的梭状杆菌,16S rDNA分子鉴定进一步表明菌株N3-2与速生梭菌(C. celevecrescens)同源性高达99%。综合菌株N3-2形态学、生理生化特征,结合其在系统发育树上的地位,确定菌株N3-2属于速生梭菌(C. celevecrescens)。通过比较N3复合菌系与从该复合菌系中分离出的5株单菌株及由这5株单菌株以等比例混合的复合体系对纤维素的降解效果,结果表明N3复合菌系的纤维素降解效果明显优于从中分离出来的单菌株及人工组合的复合菌系,因此,选择N3复合菌系与产丁醇菌株构建了一个共培养产丁醇的体系,该体系利用N3复合菌系降解纤维素产生的小分子糖,供给产丁醇微生物,将纤维素转化为丁醇。共培养体系在N3复合菌系培养48~72h后接入丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)ATCC824,培养基初始pH值为7,滤纸纤维素添加量为20g/L,在接种量充足的条件下,共培养体系产丁醇量最大。尽管本研究共培养产丁醇的量与产业化要求的量存在一定的差距,本研究探索了在中温厌氧条件下利用不同种类的微生物将纤维素转化为丁醇的可行性,为后续研究更高效转化纤维素为丁醇打下基础。
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