项目名称: 溶氧对芽孢杆菌(Bacillus)C2丙酮丁醇发酵的影响机制研究

项目编号: No.21206033

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工程及工业化学

项目作者: 王风芹

作者单位: 河南农业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 丙酮丁醇发酵是仅次于乙醇发酵的第二大传统发酵,近年来,因其主产物丁醇作为燃料的优势,成为微生物和能源工程领域研究的热点。课题组筛选得到一株高产丁醇的芽孢杆菌(Bacillus)C2菌株,突破了丙酮丁醇发酵均为专性厌氧梭菌(Clostridium)的局限。前期研究发现兼性厌氧有利于C2菌体生长和产物生成,文献资料报道微量供氧能改变丙酮丁醇梭菌发酵的碳源流流向,提高发酵产量,但溶氧对C2菌株丙酮丁醇发酵的影响规律及影响机制尚不清楚。本项目拟通过构建不同溶氧条件下的发酵动力学方程,结合代谢通量分析,阐明溶氧浓度对C2菌体生长和发酵的影响规律;通过分析不同溶氧浓度下菌体细胞内能量[ATP]和还原力[NAD(P)H]积累情况及全细胞蛋白表达谱的差异,揭示氧气对芽孢杆菌C2菌株丙酮丁醇发酵的影响机制,为丙酮丁醇发酵工程菌株的理性构建和发酵过程工程定向调控提供理论依据。

中文关键词: 丙酮丁醇发酵;芽孢杆菌;溶氧;发酵动力学;机理

英文摘要: Acetone-Butanol-Ethanol (ABE) fermentation is one of the oldest and largest biotechnological processes ever known, ranking second in scale next to ethanol fermentation. Because of the potential application of butanol as an advanced biofuel, ABE fermentation has been a research hotspot once again in microbial and energy engineering fields recently. A high yield of butanol producing Bacillus strain named C2 has been isolated by our research group and this found breaks the limits that all of the ABE producing strains are obligate anaerobic Clostridium. We found that Bacillus C2 could grow better and produce more ABE in facultative anaerobic condition than that in obligated anaerobic condition. Literature reported that micro oxygen can enhance the production of ABE and shift the central carbon flux from acetone to ethanol during Clostridium acetobutylicum ABE fermentation. While how dissolved oxygen affects the ABE fermentation of C2 remains unclear. In this research, fermentation kinetics and metabolic flux analysis will be researched to illustrate the influences of dissolved oxygen on Bacillus sp. C2 growth and ABE fermentation. In order to reveal the mechanisms of this influences, the accumulation amount of intracellular energy [ATP] and reducing power [NAD(P)H] with different concentration of dissolved oxygen wi

英文关键词: acetone-butanol fermentation;Bacillus;dissolved oxygen;fermentation kinetics;mechanism

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