[发明专利]一种基于pH值控制的高温厌氧菌生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于pH值控制的高温厌氧菌生产乙醇的方法，属于能源微生物领域。

背景技术

随着工业的飞速发展，传统化石能源在日益枯竭，环境也在日益恶化。利用来源丰富的木质纤维素生产生物乙醇是优秀的化石能源替代物，而且还能减少对环境的污染和温室气体的排放。然而，木质纤维素乙醇的生产成本过高阻碍了传统纤维素乙醇实现工业化生产，造成成本过高的主要原因有：（1）纤维素酶成本过高；（2）缺少能够高效利用来源于半纤维素的戊糖（五碳糖）的乙醇菌株；半纤维素在植物生物质中的含量仅次于纤维素，而且相比起纤维素，半纤维素更容易水解。但半纤维素水解产生的戊糖和阿拉伯糖等碳源不但不能被传统纤维素乙醇菌株酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）利用，而且还会抑制菌株的生长。（3）传统发酵菌株为常温菌，但是发酵过程会释放热量，导致发酵罐温度上升。因此，为了保持发酵菌株活性，发酵罐需要配备冷却装置；而随后乙醇蒸馏回收步骤又需要加温，导致生产过程中的能耗过大。

高温厌氧菌具有纤维素降解能力强、可直接利用多糖或单糖（六碳糖、五碳糖）等多种碳水化合物发酵生产乙醇的特点。而且高温发酵可以加速生物质转化成燃料或其衍生化合物的速度，抑制杂菌的生长，还能减少乙醇蒸馏回收时的成本。Thermoanaerobacteriumsp.Rx1是一株分离于云南保山热泉的革兰氏阳性严格厌氧高温芽孢杆菌，能利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麦芽糖、纤维二糖、木聚糖、淀粉、果胶、纤维二糖中一种或几种发酵生产乙醇，生长的pH范围为4.5-8.0，最适pH值是7.0[1]。利用培养环境pH控制来改变发酵产物分布在很多常温菌领域都有报道，但在高温厌氧菌领域却鲜有报道；而且很多对pH值的控制仅限于初始pH，无法控制发酵过程的pH变化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于pH值控制的高温厌氧菌生产乙醇的方法，该方法利用控制pH值来使高温厌氧菌Thermoanaerobacteriumsp.Rx1中心碳流向乙醇，提高乙醇产量。

本发明所使用的菌株Thermoanaerobacteriumsp.Rx1已于2011年4月5日保藏在“中国典型培养物保藏中心”，保藏号为CCTCC M 2011109[1]。

一种基于pH值控制的高温厌氧菌生产乙醇的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）划线培养：在温度为50~60℃条件下，将低温保存的嗜热严格厌氧革兰氏阳性菌Thermoanaerobacterium sp. Rx1置于固体培养基上进行厌氧培养48~60h得到Rx1单菌落，其中液体培养基为MM641培养基，固体培养基的pH值为6.0~8.0；

（2）纯化培养：将步骤（1）所得Rx1单菌落接种至液体培养基中，在温度为50~60℃条件下进行厌氧培养12~16h得到纯化Rx1菌种，其中液体培养基为MM641培养基，液体培养基的pH值为6.0~8.0；

（3）传代培养：将步骤（2）所得纯化Rx1菌种接种至液体培养基中，在温度为50~60℃条件下进行厌氧培养至菌体生长至对数期后期得到活化Rx1菌种，其中液体培养基为MM641培养基；

（4）乙醇发酵：将步骤（3）所得活化Rx1菌种接种至发酵液体培养基中，在温度为50~60℃、通入氮气或二氧化碳、pH值为6.00~8.00的条件下，发酵6~10h，然后在搅拌条件下继续发酵48~72h后终止发酵，其中发酵液体培养基为MM641培养基；

所述MM641培养基配方包括碳源、氮源、NH₄Cl、MgCl₂·6H₂O、KH₂PO₄、K₂HPO₄、酵母膏、FeCl₃·6H₂O、刃天青、微量元素；