[发明专利]一种丁酸梭菌及其应用

说明书

本发明公开了一种丁酸梭菌及其应用，该菌为丁酸梭菌(Clostridium butyricum)SCUT620，于2019年3月29日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，其保藏编号为GDMCC NO：60623，保藏地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，广东省微生物研究所。该菌株从健康奶牛粪便中分离得到，可直接利用廉价淀粉基质如玉米淀粉、木薯淀粉发酵生产丁酸，具有较高的丁酸转化率；该菌株在利用淀粉发酵生产丁酸的同时还能制备丁酸梭菌活菌制剂，该方法可通过一次发酵同时生产丁酸和丁酸梭菌活菌制剂，具有工艺简单、生产成本低的优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一株高效利用淀粉质基质的丁酸梭菌，该菌株在利用玉米淀粉和木薯淀粉发酵生产丁酸并制备丁酸梭菌活菌制剂的方法。

背景技术

正丁酸(butyric acid)是一种含四个碳原子的短链有机羧酸(short-chainfatty acids)，丁酸及其衍生物在化工、食品、医药和饲料行业等领域有着广泛的用途[Dwidar M et al.The future of butyric acid in industry.Sci World J,2012,471417]。目前，丁酸的生产主要有化学合成和微生物发酵两种方法，目前化学合成法主要采用氧化正丁醛法制备丁酸，该方法具有工艺简单，条件易于控制，产品收率高的优势，是目前工业化丁酸生产的主要方法，但原料源于不可再生的化石资源，且反应过程会产生有毒金属污染物，因此其可持续性和环保性受到制约。微生物发酵法生产丁酸是近年来新兴的丁酸生产方法，具有原料成本低，发酵条件温和，环境污染小，且生物基丁酸更受食品、医药和饲料行业青睐，但目前微生物发酵法仍存在丁酸转化率低、副产物难于分离等问题，导致其生产成本高，工业化应用受到限制。因此近年来对于微生物发酵法生产丁酸的研究主要集中于降低原料成本，提升丁酸转化率和选择性等问题[Jiang L et al.Butyric acid:Applications and recent advances in its bioproduction.Biotechnology Advances，2018，36(8)：2101-2117]。

丁酸可由梭菌属(Clostridium)、丁酸杆菌属(Butyribacterium)、丁酸弧菌属(Butyrivibrio)、真杆菌属(Eubacterium)、八叠球菌属(Sarcina)、巨球形菌属(Megasphaera)、梭杆菌属(Fusobacterium)等微生物发酵生产，其中梭菌属的酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum)和丁酸梭菌(Clostridium butyricum)具有相对较好的丁酸产量、丁酸转化率，因此被认为是最具商业化开发潜力的丁酸发酵菌株。但酪丁酸梭菌碳源利用谱相对较窄，主要为葡萄糖、果糖和木糖等，限制了其对廉价底物的直接利用，往往需要复杂的底物预处理过程才能用于发酵。而丁酸梭菌则具有广泛的底物利用范围，包括六碳糖、五碳糖、糖蜜、乳清、淀粉及甘油等，此外自2009年起丁酸梭菌已被批准为新饲料添加剂，因此菌种安全性方面具有保障，但其丁酸产量和产物选择性方面略逊于酪丁酸梭菌。

开发廉价的生物质底物发酵工艺是降低微生物发酵法产成本重要策略之一，而淀粉作为一种可再生生物质资源，具有生产工艺简单，价格低廉等优点，可替代葡萄糖作为工业发酵底物，因此筛选一种能高效利用淀粉基质且丁酸产能性状优良的菌种，可提供一条新型微生物发酵法产丁酸工艺路线。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一株可高效利用淀粉基质生产丁酸的丁酸梭菌菌株，能够直接利用玉米淀粉或木薯淀粉作为碳源，利用效率高，丁酸转化率高；本发明的目的之二在于提供该丁酸梭菌的培养方法；本发明的目的之三在于提供该丁酸梭菌利用淀粉生产丁酸的发酵方法及发酵后固体残渣用于丁酸梭菌活菌菌剂的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：