发酵木糖产乙醇细菌筛选及发酵特性研究

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1、国内图书分类号：T172国际图书分类号：168.18理学硕士学位论文发酵木糖产乙醇细菌的筛选及特性研究硕士研究生：郑聪导师：冯玉杰教授申请学位：理学硕士学科、专业：微生物学所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：T172U.D.C.:168.18DissertationforaMaster’sDegreeinScienceISOLATIONOFXYLOSEFERMENTATIONBACTERIAANDRESEARCHONITSCHARACTERISTICSCandidate：3BZhengCongSupervisor：A

2、cademicDegreeAppliedfor：Specialty：AffiliationDateofDefence：Degree-conferring-institution：Prof.FengYujieMasterofscienceMicrobiologySchoolofMuni.&Env.Eng.June,2008HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要随着世界人口的迅猛增长以及世界经济的发展、生活水平的提高，能源危机、环境问题以及粮食短缺问题日益困扰着整个世界。寻求新的可再生清洁能源，缓解环境危机和粮食危机则显得越发重要。燃料乙醇是公

3、认的最有发展前景的可再生清洁能源之一。以木质纤维素类生物质生产燃料乙醇不仅能够降低燃料乙醇生产的原料成本，同时在废物处理、环境保护等方面起到一定的作用。木糖是木质纤维素水解物中含量仅次于葡萄糖的一种单糖。木糖的有效利用是木质纤维素生物转化生产乙醇的关键环节之一。因此，木糖利用率和高耐抑制物能力的木糖发酵菌种的选育一直是该领域的热门课题。本论文以微生物学的理论为基础，根据木糖发酵菌的生活环境特点，从大熊猫粪便中分离筛选出一株发酵木糖产乙醇的菌株FZ12-N，应用菌株的生理生化特性、微生物细胞膜短链脂肪酸特异性分析和16SrDNA分子生物学手段对该菌株进行了鉴定，结果为多粘芽孢杆菌(Paeni

4、bacilluspolymyxa)。该菌有广泛的碳源，能以多种戊糖、己糖为碳源，并且能以木糖为惟一碳源乙醇发酵，且有较高的产率。对影响FZ12-N发酵的营养物质和发酵条件进行了研究。将氧对发酵的影响进行简单对比研究发现，FZ12-N在限氧条件下乙醇产量明显高于好氧发酵和厌氧发酵，所以本研究采用限氧性发酵。确定发酵培养基中的氮源，结果表明，有机氮源酵母浸膏和蛋白胨有利于发酵，其效果明显优于(NH4)2SO4等无机氮源。确定FZ12-N液体发酵条件是：温度35℃，pH6.3，摇床转速130r/m，发酵时间72h。在此最优条件下FZ12-N发酵液中的乙醇浓度可达45.26mmol/L，是木糖发酵

5、理论产率的27.39%。对FZ12-N木糖发酵产物进行了分析，并恒算了发酵的碳平衡。以木糖为惟一碳源液体发酵，以12h为时间单位取样，测定发酵液中的小分子产物产量，分析发酵规律，简单解析发酵途径。结果显示FZ12-N木糖发酵有多种副产物，主要有乙酸，2,3-丁二醇，乙偶姻等，所以在FZ12-N代谢过程中有多种代谢支路存在。FZ12-N主要代谢支路有PPP途径，TCA循环，乙醇支路，乙酸支路，乙偶姻支路，2,3-丁二醇支路，甲酸支路，乳酸支路等，并建立碳流向分配模型。对发酵过程的碳平衡恒算，碳回收率达到81.75％，其中合成乙醇的碳素量占碳消耗量的21.10％。以葡萄糖和木糖2:1的比例进行

6、混合糖发酵研究，结果表明，FZ12-NI哈尔滨工业大学理学硕士学位论文有明显的葡萄糖效应，葡萄糖更易于被菌体利用，但是乙醇产率没有明显升高。通过木糖发酵细菌菌株的筛选，鉴定，确定了发酵条件及对发酵产物进行了分析，建立了木糖乙醇发酵的碳流向数学模型，为细菌乙醇发酵提供了大量的基础数据，对未来工作有重要的积极意义。关键词木糖；乙醇；发酵II哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWiththerapidgrowthoftheworld'spopulationandworldeconomicdevelopment,improvementoflivingstandards,theenergy

7、crisis,environmentalproblemsandfoodshortagesincreasinglytroubledtheworldasawhole.Toseeknewandrenewablesourcesofcleanenergy,environmentalcrisisandeasethefoodcrisisarebecomingincreasinglyimportant.Fuelethanolcannot