近年来,由于化石燃料及环境问题的加重使得人们越来越关注清洁能源的开发,丁醇因其优越的性能得到了广泛关注。丁醇的生产主要是靠丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵获得的,但目前的ABE发酵仍存在许多问题,限制了丁醇的产量。目前已有研究通过进行混菌共培养来改善ABE的发酵性能。混菌共培养是一种新型的发酵技术,利用菌株之间不同的代谢途径,达到互利共生的作用,不需要进行复杂的DNA体外重组就能达到与其类似的目的,节省了时间,节约成本。本研究希望通过混合培养丙酮丁醇梭菌与希瓦氏菌,改善丙酮丁醇梭菌的ABE发酵性能,主要的研究内容及结果如下:(1)在不同条件下单独培养希瓦氏菌株,发现只有当氧气充足时,菌体才能正常生长,而在完全厌氧条件下希瓦氏菌几乎不生长,只能在24小时内维持细胞活性。当培养基不排氧且后续不再补充氧气时,菌体可以生长至氧气消耗殆尽,之后24小时菌体保持活性但不生长。(2)研究发现在不排氧的培养基中先加入希瓦氏菌将培养基中的氧气消耗完,再加入丙酮丁醇梭菌,希瓦氏菌不仅可以为后者提供无氧环境,还能改善ABE发酵性能。与单独培养丙酮丁醇梭菌获得的11.4 g/L丁醇相比,共培养获得13.3 g/L丁醇,产量提高了16.0%,生产强度提高了33.3%。(3)以单独培养丙酮丁醇梭菌为对照,探究了发酵进入溶剂期后以不同比例加入希瓦氏菌菌体对发酵性能的影响。研究发现当加入的希瓦氏菌与丙酮丁醇梭菌的干重比为1:2时,丁醇浓度最高,达到14.7 g/L。与对照组相比,丁醇产量提高了28.9%,生产强度提高了58.9%。(4)由于两种菌株的最适pH不同,研究工作希望探究pH对混菌发酵的影响。发现当控制pH为6.0时,丙酮丁醇梭菌发酵不再产溶剂,转向产酸。同时希瓦氏菌会在6h内丧失活性。(5)将希瓦氏菌与丙酮丁醇梭菌进行双室共培养发现,当共培养过程无外接电子通路时,丁醇浓度为6.4 g/L,接入外加电子通路后,丁醇浓度上升至7.5 g/L,且丙酮的浓度增加了31.0%。本研究通过将丙酮丁醇梭菌与希瓦氏菌进行混合培养来改善ABE发酵性能是可行的,证明了两种菌的混合能明显提高丁醇产量及生产强度,降低丁醇生产成本。