丁醇作为一种生物质能源,正日益受到人们的关注,然而由于制备生物丁醇的发酵原料等问题,限制了技术的后续发展和推广。基于此,本课题提出了利用海洋藻类这一潜在的新型生物质能进行丁醇转化。首先,通过响应面优化了从江蓠中提取琼胶的工艺条件,确定最佳条件是:NaOH浓度为6.25%(m/v),提取温度为77℃,提取时间为2.16h。在此优化条件下进行三次平行实验,琼胶产率为21.42%,硫酸基含量为1.84%。其次,优化了丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌的发酵工艺,确定最适糖浓度为60 g/L,最佳初始PH为5.5。最适条件下,在培养基中加入乙酸和2-(N-吗琳)乙磺酸一水物(MES),发酵72 h,与未加入乙酸和MES发酵相比,丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌发酵葡萄糖产丁醇的量分别提高了 87.26%和72.06%,发酵半乳糖产丁醇的量分别提高了 90.99%和93.93%。同时,推测了以半乳糖为底物发酵时的代谢途径。通过正交实验探究出稀硫酸水解琼胶的最佳工艺条件是:硫酸浓度为7.5%(v/v),固液比为1:50(g/mL),水解时间为90min。此优化工艺下,还原糖产率可达54.38%。以此水解液进一步进行脱毒研究,结果表明,脱毒效果由优到次为:联立脱毒>旋转蒸发脱毒(87°C)>Ca(OH)2脱毒>活性炭脱毒(3%)。以经过联立脱毒的水解液冷冻干燥后为碳源进行发酵,72 h后,丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌发酵产丁醇的量分别达到2.83 g/L和2.74 g/L。联立脱毒后虽然对细菌发酵有一定的提高作用,但是此法脱毒只是减轻抑制作用,未能彻底消除抑制作用。最后,研究了丙酮丁醇梭菌与拜氏梭菌在包含葡萄糖与联立脱毒水解液的双糖混合机制作用下的发酵情况。结果表明在糖水质量比3:1下发酵,丁醇产量达到最大值,此时丙酮丁醇梭菌和拜氏梭菌发酵产丁醇的量分别为6.59 g/L和6.10 g/L,而单纯以联立脱毒水解液发酵产丁醇的量分别为2.83 g/L和2.74 g/L。可知,丙酮丁醇梭菌与拜氏梭菌在包含葡萄糖与联立脱毒水解液的双糖混合机制作用下发酵,相较于单纯以联立脱毒水解液发酵产丁醇的量分别提高了132.86%和 122.63%。