CN107779477A - 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 - Google Patents
一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107779477A CN107779477A CN201610726518.2A CN201610726518A CN107779477A CN 107779477 A CN107779477 A CN 107779477A CN 201610726518 A CN201610726518 A CN 201610726518A CN 107779477 A CN107779477 A CN 107779477A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cultivating system
- synthesis gas
- culture medium
- nickel ion
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 54
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 28
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims abstract description 23
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 76
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 31
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 22
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 19
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims description 19
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 claims description 19
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical class [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 16
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 claims description 15
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N [4-fluoro-2-(hydroxymethyl)phenyl]methanol Chemical compound OCC1=CC=C(F)C=C1CO VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 9
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 claims description 9
- 125000004573 morpholin-4-yl group Chemical group N1(CCOCC1)* 0.000 claims description 9
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 9
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 9
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 210000002500 microbody Anatomy 0.000 claims 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 8
- 241001451494 Clostridium carboxidivorans P7 Species 0.000 abstract description 5
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 16
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 14
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 10
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 7
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZLXPLDLEBORRPT-UHFFFAOYSA-M [NH4+].[Fe+].[O-]S([O-])(=O)=O Chemical compound [NH4+].[Fe+].[O-]S([O-])(=O)=O ZLXPLDLEBORRPT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 6
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 6
- PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-n-naphthalen-2-ylnaphthalene-2-carboxamide Chemical compound C1=CC=CC2=CC(NC(=O)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3O)=CC=C21 PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241001611022 Clostridium carboxidivorans Species 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 239000011655 sodium selenate Substances 0.000 description 5
- 235000018716 sodium selenate Nutrition 0.000 description 5
- 229960001881 sodium selenate Drugs 0.000 description 5
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- BVTBRVFYZUCAKH-UHFFFAOYSA-L disodium selenite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Se]([O-])=O BVTBRVFYZUCAKH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 239000011781 sodium selenite Substances 0.000 description 3
- 229960001471 sodium selenite Drugs 0.000 description 3
- 235000015921 sodium selenite Nutrition 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229940091258 selenium supplement Drugs 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- FRXSZNDVFUDTIR-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-1,2,3,4-tetrahydroquinoline Chemical compound N1CCCC2=CC(OC)=CC=C21 FRXSZNDVFUDTIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000009655 industrial fermentation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical class [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/16—Butanols
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明提供了一种食气厌氧菌利用合成气发酵的培养体系和培养方法，所述培养体系包括以下组分：微量元素、二价镍离子和培养基；所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为0.5～50μM；本发明利用所述培养体系对食气厌氧菌进行发酵，提高了食气厌氧菌发酵产醇类的能力，以Clostridium carboxidivorans P7为例，乙醇产量最高可达2.02g/L，正丁醇产量最高可达0.249g/L；菌浓度值(OD600)最高可达2.055。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵技术领域，尤其涉及一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法。
背景技术
合成气是一种主要包含CO、H2以及少量CO2等其他组分的混合气体，合成气的来源较为广泛，如煤、石油、天然气、工业废气(如焦炉煤气、炼厂气)、城市固体废弃物以及生物质等。目前，化石能源的过度使用以及城市垃圾、秸秆等的燃烧造成大气中CO、CO2、CH4等气体含量的不断攀升，损害人体健康，造成了全球范围内的温室效应，加剧了厄尔尼诺现象，导致气候异常、海平面上升、农作物产量下降等诸多严重的社会环境和经济问题。上述合成气的处理一般采用吸收或燃烧等方法，处理效率低，能耗高。
现有技术的研究发现，自然界中存在一类厌氧食气微生物，能以合成气(CO、CO2以及H2)作为唯一的碳源和能量源进行生长，并且将其转化为多种有机酸和醇类物质，包括乙酸、丁酸、2，3-丁二醇等高附加值化学品以及乙醇、丁醇、正己醇等生物燃料。因此，将合成气作为碳源和能源应用到微生物的工业发酵过程中，不仅可以形成一条可持续发展的能源和化学品开发的绿色通道，节省企业的运行成本，提高经济效益，还可以减少含碳气体排放，加速地球碳循环，减轻温室效应，创造社会和环境效益。
然而目前，虽然有文献(Phillips et al.,2015)报道在Clostridiumcarboxidivorans P7中使用该实验室自己开发的培养基配方，在此基础上将Mo浓度提高10倍促进乙酸、丁酸和己醇的合成，将Mo浓度从原始培养基的1.05、0.12和0.09g/L提升至2.05、0.64和0.88g/L，但是食气厌氧菌在发酵过程中产物合成能力较弱，醇类物质的产量低下，尤其是丁醇、己醇等高级醇的产量，限制了微生物发酵技术在工业生产实际中的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高食气厌氧菌利用合成气发酵产醇能力的方法，来解决现有技术中利用合成气发酵过程中产物合成能力较弱，醇类产量低下的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种食气厌氧菌利用合成气发酵的培养体系，包括以下组分：微量元素、二价镍离子和培养基；
所述的微量元素包括镁元素，铁元素，钴元素，硒元素和钨元素；所述的微量元素的体积为培养基体积的0.3～0.4％；
所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为0.5～50μM；
所述的培养基包括以下体积分数的组分：1～5％的大量元素溶液，0.2～0.8％的还原剂溶液，余量的营养水溶液。
优选的，所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为5～35μM。
优选的，所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为15～34μM。
优选的，所述的二价镍离子来源于氯化镍。
优选的，所述的大量元素溶液包括以下含量的组分：6～10wt％氯化钠，8～12wt％氯化铵，0.5～1.5wt％氯化钾，0.5～1.5wt％磷酸二氢钾，1～3wt％硫酸镁，0.2～0.6wt％氯化钙和余量的水。
优选的，所述的还原剂溶液包括以下含量的组分：0.8～1.0wt％的氢氧化钠，2～6wt％的L-半胱氨酸盐酸盐和2～6wt％的九水硫化钠，余量的水。
优选的，所述营养水溶液中包括质量分数为0.05～0.15％的酵母提取物和质量分数为1.0～4.0％的吗啉乙磺酸。
本发明还提供了一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的方法，包括以下步骤：
1)将微量元素、二价镍离子和灭菌除氧后的培养基混合，得到培养体系；
2)向所述步骤1)得到的培养体系中接入发酵菌种得到有菌培养体系；
3)向所述步骤2)得到的有菌培养体系中通入合成气后密封，振荡培养，得到包括乙醇和正丁醇的发酵产物。
优选的，步骤1)中所述的灭菌氧后的培养基由培养基经灭菌和除氧后得到，所述除氧采用氮气进行，所述氮气充入培养基的速度为1.5～2.5L/min，所述氮气的纯度为99.999％。
优选的，步骤3)中所述合成气包括以下体积含量的组份：45～55％的CO、30～40％的CO2和10～20％的H2；所述通入合成气的速度为1.5～2.5L/min。
本发明的有益效果：本发明通过构建包括培养基、微量元素和二价镍离子的培养体系，并利用所述培养体系对食气厌氧菌进行发酵，尤其是培养体系中二价镍离子的添加，提高了食气厌氧菌发酵产醇类的能力，以Clostridium carboxidivorans P7为例，乙醇产量最高可达2.02g/L，正丁醇产量最高可达0.249g/L；菌浓度值(OD600)最高可达2.055。
附图说明
图1为实施例1中菌株发酵的OD600值变化示意图；
图2为实施例1中菌株发酵第四天乙醇和正丁醇的产量；
图3为实施例2中菌株发酵的OD600值变化示意图；
图4为实施例3中菌株发酵的OD600值变化示意图；
图5为实施例4中菌株发酵的OD600值变化示意图；
图6为实施例4中菌株发酵第四天乙醇和正丁醇的产量；
图7为实施例5中菌株发酵的OD600值变化示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种食气厌氧菌利用合成气发酵的培养体系，包括以下组分：微量元素、二价镍离子和培养基；所述的微量元素包括包括以下组分：氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，硒酸钠和钨酸钠；所述的微量元素的体积为培养基体积的0.3～0.4％；所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为0.5～50μM；所述的培养基包括以下体积分数的组分：1～5％的大量元素溶液，0.2～0.8％的还原剂溶液，余量的营养水溶液。
在本发明中，所述的微量元素包括包括以下元素：镁元素，铁元素，钴元素，硒元素和钨元素，所述的微量元素还包括氮元素；本发明对所述的微量元素的来源没有限定，只要是能够提供所述种类的微量元素的物质即可，具体的本发明实施例中所述的物质可为氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，硒酸钠/亚硒酸钠，氯化钴和钨酸钠；本发明中提供所述微量元素的物质为市售分析纯。所述微量元素的添加体积优选为培养基体积的0.1～0.5％，更优选的为0.2～0.4，最优选的为0.33％。
本发明所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为0.5～50μM，优选的为5～35μM，更优选的为15～34μM，最优选的为16.8～33.6μM；本发明对所述二价镍离子的来源没有特殊要求，只要溶解状态下能解离出二价镍离子即可，具体的在本发明实施例中二价镍离子来源于镍盐，例如氯化镍、硫酸镍或硝酸镍，优选的为氯化镍。
在本发明中，所述的培养基包括以下体积分数的组分：1～5％的大量元素溶液，0.2～0.8％的还原剂溶液，余量的营养水溶液。
在本发明中，所述培养基优选包括体积分数为1～5％的大量元素溶液，更优选的为2～4％，最优选的为3％。在本发明中，所述大量元素优选包括钠元素、氮元素、钾元素、磷元素、硫元素、镁元素、氯元素和钙元素。本发明对所述大量元素的来源没有特殊限定，只要能够提供上述大量元素即可，具体的在本发明实施例中所述大量元素溶液优选包括以下质量含量的组分：6～10wt％氯化钠，8～12wt％氯化铵，0.5～1.5wt％氯化钾，0.5～1.5wt％磷酸二氢钾，1～3wt％硫酸镁，0.2～0.6wt％氯化钙和余量的水。
在本发明中，所述氯化钠的含量优选的为6～10wt％，更优选的为7～9％，最优选的为8％；所述氯化铵的含量优选的为8～12wt％，更优选的为9～11％，最优选的为10％；所述氯化钾的含量优选的为0.5～1.5wt％，更优选的为0.8～1.2％，最优选的为1.0％；所述磷酸二氢钾的含量优选的为0.5～1.5wt％，更优选的为0.8～1.2％，最优选的为1.0％；所述硫酸镁的含量优选的为1～3wt％，更优选的为1.5～2.5％，最优选的为2％；所述氯化钙的含量优选的为0.2～0.6wt％，更优选的为0.3～0.5％，最优选的为0.4％；本发明大量元素溶液中还包括余量的水，本发明对大量元素母液中的水没有特殊限定，采用本领域常规的水即可，具体的在本发明实施例中可为无菌水、纯净水、蒸馏水或双蒸水，本发明大量元素母液中的水作为溶剂，溶解上述各个组份；本发明中上述大量元素母液中除水以外的组分均为市售分析纯。
本发明所述的培养基包括还原剂溶液，所述还原剂溶液的体积分数优选的为0.2～0.8％，更优选的为0.4～0.6％，最优选的为0.5％。在本发明中，所述的还原剂包括氢氧化钠，L-半胱氨酸盐酸盐和九水硫化钠；在所述还原剂溶液中，所述的氢氧化钠的含量优选的为0.8～1.0wt％，更优选的为0.9wt％；所述L-半胱氨酸盐酸盐的含量优选的为2～6wt％，更优选的为3～5wt％，最优选的为4wt％；所述九水硫化钠的含量优选的为2～6wt％，更优选的为3～5wt％，最优选的为4wt％；本发明所述还原剂中还包括余量的水，本发明对还原剂中的水没有特殊限定，采用本领域常规的水即可，具体的在本发明实施例中可为无菌水、纯净水、蒸馏水或双蒸水，本发明大量元素母液中的水作为溶剂，溶解上述各个组份；本发明中上述还原剂中除水以外的组分均为市售分析纯。
本发明所述的培养基中还包括剩余体积的营养水溶液，所述的营养水溶液中包括酵母提取物和吗啉乙磺酸，本发明以营养水溶液的质量为基准，所述酵母提取物的质量含量优选的为0.05～0.15％，更优选的为0.08～0.12，最优选的为0.1％；所述吗啉乙磺酸的质量含量优选的为1.0～4.0％，更优选的为2.0～3.0％，最优选的为2.5％。
本发明提供了一种利用合成气低温发酵生产己醇的方法，包括以下步骤：1)将微量元素、二价镍离子和灭菌除氧后的培养基混合，得到培养体系；2)向所述步骤1)得到的培养体系中接入发酵菌种得到有菌培养体系；3)向所述步骤2)得到的有菌培养体系中通入合成气后密封，振荡培养，得到包括乙醇和正丁醇的发酵产物。
本发明对所述培养基进行除氧和灭菌，得到灭菌和除氧后的培养基。为了便于培养基的除氧，本发明优选对上述技术方案所述培养基进行密封，本发明对所述的密封手段和方法没有特殊的限定，只要能够保证密封效果即可，在本发明的具体实施例中优选的将培养基置于血清瓶中，使用橡胶塞进行密封得到密封培养基，所述血清瓶优选的容积为100ml，所述血清瓶中培养基的体积优选的为20～30ml。
本发明优选向所述密封的培养基中充入氮气对培养基进行除氧，得到无氧培养基。本发明优选的使用连接有针头的氮气瓶提供氮气源，在充氮气的过程中排出培养基中的空气，所述的充入氮气的速度优选的为1.5～2.5L/min，更优选的为2.0L/min，所述氮气的纯度为99.999％。
本发明中将得到的无氧培养基进行灭菌后得到灭菌除氧后的培养基，本发明优选采用本技术领域常规的高温湿热灭菌法，所述灭菌的温度优选的为115～125℃，更优选的为118～123℃，最优选的为121℃；所述灭菌的时间优选的为15～40min，更优选的为20min。
本发明在得到灭菌除氧后的培养基，将所述灭菌除氧后的培养基与微量元素和二价镍离子混合，得到培养体系。本发明优选的在得到无菌无氧培养基后使其自然冷却至40℃以下，然后将冷却后灭菌除氧的培养基与微量元素和二价镍离子混合。
本发明在得到培养体系后，向所述培养体系中接入发酵菌种，得到有菌培养体系。本发明优选在无菌无氧条件下向所述培养体系中接入发酵菌种，在本发明实施例中，优选的所述接种在无菌厌氧操作箱中进行。在本发明中，所述发酵菌种的接种体积优选的为培养体系体积的8～12％，更优选的为10％。在本发明中，所述接种用发酵菌种的OD600的吸光值优选的为0.6～1.5，更优选的为0.8～1.2，最优选的为1.0。本发明中所述接种用发酵菌种为处于对数生长期的细胞。本发明中所述的发酵菌种为食气厌氧菌，优选的为Clostridium carboxidivorans P7，所述的Clostridium carboxidivorans P7购买自德国布伦瑞克的莱布尼兹研究所的德国微生物与细胞培养物保藏中心，编号为DSM15243。
本发明在得到有菌培养体系后，向所述有菌培养体系中通入合成气，然后密封，在25～35℃振荡培养，得到含有己醇的产物。在本发明中，所述的合成气优选的包括以下体积含量的组份：45～55％的CO、30～40％的CO2和10～20％的H2，更优选的包括50％的CO、35％的CO2和15％的H2；本发明对所述合成气的来源没有特殊的限定，具体的在本发明实施例中采用市售的合成气。在本发明中，所述合成气的通入速度优选的为1.5～2.5L/min，更优选的为1.8～2.2L/min，最优选的为2.0L/min；本发明中所述通入合成气的压力优选的为0.15～0.25MPa，更优选的为0.20MPa，本发明在通入合成气后控制有菌培养体系的压力在0.15～0.25MPa；本发明在完成通入合成气后再次密封有菌培养体系。
本发明在向有菌培养体系通入合成气密封后，对所述有菌培养体系进行振荡培养。本发明中对所述有菌体系的密封没有特殊限定，采用本领域常规的密封手段实现密封即可，具体的在本发明实施例中所述的密封采用橡胶塞进行；所述振荡培养的温度优选的为28～38℃，更优选的为30～37℃；所述振荡培养的转速优选的为100～250rpm，更优选的为150～200rpm，最优选的为180rpm；所述振荡培养的时间优选的为1～9天，更优选的为3～6天，最优选的为4～5天。
本发明在有菌培养体系培养过程中，优选的定时取样进行微生物生长情况和微生物发酵产物的检测，以更好的确定发酵结束的时间；在本发明中所述的发酵产物包括乙醇和正丁醇。所述微生物发酵产物的检测方法为本领域常规的气相色谱法。
下面结合实施例对本发明提供的提高食气厌氧菌利用合成气发酵产醇能力的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将20ml的大量元素母液，477.5ml营养水溶液和2.5ml的还原剂配制成500ml培养基，其中大量元素母液包括以下质量含量的组分：8％氯化钠，10％氯化铵，1％氯化钾，1％的磷酸二氢钾，2％的硫酸镁、0.4％的氯化钙和余量的水；营养水溶液包括以下质量的组分：0.5g的酵母提取物，2.5g的吗啉乙磺酸和余量的水；还原剂包括以下质量含量的组分：0.9％的氢氧化钠，4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的九水硫化钠和余量的水。
将配制好的培养基分装到100mL容量的血清瓶中，装液量为20mL。用橡胶塞将瓶口密封，使用接有针头的氮气瓶以2L/min的速度向血清瓶中充入99.999％的氮气用以去除血清瓶中残留的氧气，充气时长达到5min后结束充气，在121℃高温灭菌20min。灭菌后，冷却至40℃，再加入0.1ml的微量元素和氯化镍，二价镍离子的终浓度为0.84μM，完成培养体系构建，微量元素为包括氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，硒酸钠和钨酸钠的溶液。
接入培养至对数生长期的Clostridium carboxidivorans菌株P7培养液5ml，(OD600nm吸光值为0.7，再以2L/min流速，0.2MPa压力持续通入模拟合成气5min(合成气的组成：50％CO、35％CO2、15％H2)用以清除血清瓶中的氮气，使细菌完全处于合成气的气体环境下进行发酵，最后将合成气加压至0.2MPa密封。在37℃温度条件下，180rpm下振荡培养4天，每隔24h取样检测细胞浓度和发酵产物产量。结果如图1和图2所示，在整个发酵周期中，菌株的细胞浓度OD600nm最大可达1.64Abs，最高乙醇产量1.630g/L，最高正丁醇产量0.199g/L。
实施例2
将15ml的大量元素母液，482.5ml营养水溶液和2.5ml的还原剂配制成500ml培养基，其中大量元素母液包括以下质量含量的组分：8％氯化钠，10％氯化铵，1％氯化钾，1％的磷酸二氢钾，2％的硫酸镁、0.4％的氯化钙和余量的水；营养水溶液包括以下质量的组分：0.5g的酵母提取物，2.5g的吗啉乙磺酸和余量的水；还原剂包括以下质量含量的组分：0.9％的氢氧化钠，4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的九水硫化钠和余量的水。
将配制好的培养基分装到100mL容量的血清瓶中，装液量为30mL。用橡胶塞将瓶口密封，使用接有针头的氮气瓶以2.5L/min的速度向血清瓶中充入99.999％的氮气用以去除血清瓶中残留的氧气，充气时长达到5min后结束充气，在121℃高温灭菌20min。灭菌后，冷却至35℃，再加入0.1ml的微量元素和氯化镍，二价镍离子的终浓度为8.4μM，完成培养体系构建，微量元素为包括氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，亚硒酸钠和钨酸钠的溶液的溶液。
接入培养至对数生长期的Clostridium carboxidivorans菌株P7培养液4ml，(OD600nm吸光值为1.1，再以2L/min流速，0.2MPa压力持续通入模拟合成气5min(合成气的组成：50％CO、35％CO2、15％H2)用以清除血清瓶中的氮气，使细菌完全处于合成气的气体环境下进行发酵，最后将合成气加压至0.2MPa密封。在32℃温度条件下，190rpm下振荡培养5天，每隔24h取样检测细胞浓度和发酵产物产量。如图3所示，在整个发酵周期中，菌株的细胞浓度OD600nm最大可达1.656Abs，检测到的最高乙醇产量1.8g/L，最高正丁醇产量0.225g/L。
实施例3
将10ml的大量元素母液，487.5ml营养水溶液和2.5ml的还原剂配制成500ml培养基，其中大量元素母液包括以下质量含量的组分：8％氯化钠，10％氯化铵，1％氯化钾，1％的磷酸二氢钾，2％的硫酸镁、0.4％的氯化钙和余量的水；营养水溶液包括以下质量的组分：0.5g的酵母提取物，2.5g的吗啉乙磺酸和余量的水；还原剂包括以下质量含量的组分：0.9％的氢氧化钠，4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的九水硫化钠和余量的水。
将配制好的培养基分装到100mL容量的血清瓶中，装液量为30mL。用橡胶塞将瓶口密封，使用接有针头的氮气瓶以2.5L/min的速度向血清瓶中充入99.999％的氮气用以去除血清瓶中残留的氧气，充气时长达到5min后结束充气，在121℃高温灭菌30min。灭菌后，冷却至45℃，再加入0.15ml的微量元素和氯化镍，二价镍离子的终浓度为16.8μM，完成培养体系构建，微量元素为包括氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，硒酸钠和钨酸钠的溶液的溶液。
接入培养至对数生长期的Clostridium carboxidivorans菌株P7培养液2ml，(OD600nm吸光值为1.5，再以2L/min流速，0.2MPa压力持续通入模拟合成气5min(合成气的组成：50％CO、35％CO2、15％H2)用以清除血清瓶中的氮气，使细菌完全处于合成气的气体环境下进行发酵，最后将合成气加压至0.2MPa密封。在36℃温度条件下，170rpm下振荡培养4天，每隔24h取样检测细胞浓度和发酵产物产量。如图4所示，在整个发酵周期中，菌株的细胞浓度OD600nm最大可达2.055Abs，检测到的最高乙醇产量1.941g/L，最高正丁醇的产量为0.231g/L。
实施例4
将15ml的大量元素母液，484ml营养水溶液和1.0ml的还原剂配制成500ml培养基，其中大量元素母液包括以下质量含量的组分：8％氯化钠，10％氯化铵，1％氯化钾，1％的磷酸二氢钾，2％的硫酸镁、0.4％的氯化钙和余量的水；营养水溶液包括以下质量的组分：0.5g的酵母提取物，2.5g的吗啉乙磺酸和余量的水；还原剂包括以下质量含量的组分：0.9％的氢氧化钠，4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的九水硫化钠和余量的水。
将配制好的培养基分装到100mL容量的血清瓶中，装液量为20mL。用橡胶塞将瓶口密封，使用接有针头的氮气瓶以2.0L/min的速度向血清瓶中充入99.999％的氮气用以去除血清瓶中残留的氧气，充气时长达到5min后结束充气，在121℃高温灭菌20min。灭菌后，冷却至35℃，再加入0.1ml的微量元素和氯化镍，二价镍离子的终浓度为33.6μM，完成培养体系构建，微量元素为包括氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，亚硒酸钠和钨酸钠的溶液的溶液。
接入培养至对数生长期的Clostridium carboxidivorans菌株P7培养液4ml，(OD600nm吸光值为1.0，再以3L/min流速，0.2MPa压力持续通入模拟合成气5min(合成气的组成：50％CO、35％CO2、15％H2)用以清除血清瓶中的氮气，使细菌完全处于合成气的气体环境下进行发酵，最后将合成气加压至0.2MPa密封。在37℃温度条件下，180rpm下振荡培养5天，每隔24h取样检测细胞浓度和发酵产物产量。结果如图5和图6所示，在整个发酵周期中，菌株的细胞浓度OD600nm最大可达1.901Abs，最高乙醇产量2.02g/L，最高正丁醇含量为0.249g/L。
对比例1
将20ml的大量元素母液，477.5ml营养水溶液和2.5ml的还原剂配制成500ml培养基，其中大量元素母液包括以下质量含量的组分：8％氯化钠，10％氯化铵，1％氯化钾，1％的磷酸二氢钾，2％的硫酸镁、0.4％的氯化钙和余量的水；营养水溶液包括以下质量的组分：0.5g的酵母提取物，2.5g的吗啉乙磺酸和余量的水；还原剂包括以下质量含量的组分：0.9％的氢氧化钠，4％的L-半胱氨酸盐酸盐、4％的九水硫化钠和余量的水。
将配制好的培养基分装到100mL容量的血清瓶中，装液量为20mL。用橡胶塞将瓶口密封，使用接有针头的氮气瓶以2L/min的速度向血清瓶中充入99.999％的氮气用以去除血清瓶中残留的氧气，充气时长达到5min后结束充气，在121℃高温灭菌20min。灭菌后，冷却至40℃，再加入0.1ml的微量元素，不加氯化镍，二价镍离子的终浓度为0μM，完成培养体系构建，微量元素为包括氨三乙酸，硫酸镁，硫酸亚铁铵，氯化钴，硒酸钠和钨酸钠的溶液。
接入培养至对数生长期的Clostridium carboxidivorans菌株P7培养液5ml，(OD600nm吸光值为0.7，再以2L/min流速，0.2MPa压力持续通入模拟合成气5min(合成气的组成：50％CO、35％CO2、15％H2)用以清除血清瓶中的氮气，使细菌完全处于合成气的气体环境下进行发酵，最后将合成气加压至0.2MPa密封。在37℃温度条件下，180rpm下振荡培养4天，每隔24h取样检测细胞浓度和发酵产物产量。如图7所示，在整个发酵周期中，菌株的细胞浓度OD600nm最大可达0.3Abs，最高乙醇产量0g/L，最高正丁醇产量0g/L。
由以上实施例可知，本发明通过构建包括培养基、微量元素和二价镍离子的培养体系，并利用所述培养体系对食气厌氧菌进行发酵，尤其是培养体系中二价镍离子的添加，提高了食气厌氧菌发酵产醇类的能力，以Clostridium carboxidivorans P7为例，在添加较高浓度镍元素的发酵系统中，不仅微生物的生长状况较好，OD600nm最大分别达到了2.055和1.901，明显高于镍离子浓度分别为0μM和0.84μM的系统，同时乙醇和正丁醇的产量也有明显提升。两个较高镍元素浓度体系中(镍离子在培养体系中的终浓度为16.8和33.6μM)，产物乙醇浓度分别达到了1.94和2.02g/L，而添加较低浓度0.84μM体系中乙醇产量为1.63g/L；同样地，正丁醇也存在类似情况，由此可见，二价镍离子较高浓度的添加有利于提高食气厌氧菌的生产醇类物质的能力。综上所述，本发明提供的方法降提高了食气厌氧菌利用合成气产醇类物质的能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种食气厌氧菌利用合成气发酵的培养体系，其特征在于，包括以下组分：微量元素、二价镍离子和培养基；
所述的微量元素包括镁元素，铁元素，钴元素，硒元素和钨元素；所述的微量元素的体积为培养基体积的0.3～0.4％；
所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为0.5～50μM；
所述的培养基包括以下体积分数的组分：1～5％的大量元素溶液，0.2～0.8％的还原剂溶液，余量的营养水溶液。
2.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为5～35μM。
3.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述的二价镍离子在培养体系中的浓度为15～34μM。
4.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述的二价镍离子来源于氯化镍。
5.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述的大量元素溶液包括以下含量的组分：6～10wt％氯化钠，8～12wt％氯化铵，0.5～1.5wt％氯化钾，0.5～1.5wt％磷酸二氢钾，1～3wt％硫酸镁，0.2～0.6wt％氯化钙和余量的水。
6.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述的还原剂溶液包括以下含量的组分：0.8～1.0wt％的氢氧化钠，2～6wt％的L-半胱氨酸盐酸盐和2～6wt％的九水硫化钠，余量的水。
7.根据权利要求1所述的培养体系，其特征在于，所述营养水溶液中包括质量分数为0.05～0.15％的酵母提取物和质量分数为1.0～4.0％的吗啉乙磺酸。
8.一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的方法，包括以下步骤：
1)将微量元素、二价镍离子和灭菌除氧后的培养基混合，得到培养体系；
2)向所述步骤1)得到的培养体系中接入发酵菌种得到有菌培养体系；
3)向所述步骤2)得到的有菌培养体系中通入合成气后密封，振荡培养，得到包括乙醇和正丁醇的发酵产物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的灭菌氧后的培养基由培养基经灭菌和除氧后得到，所述除氧采用氮气进行，所述氮气充入培养基的速度为1.5～2.5L/min，所述氮气的纯度为99.999％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述合成气包括以下体积含量的组份：45～55％的CO、30～40％的CO2和10～20％的H2；所述通入合成气的速度为1.5～2.5L/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610726518.2A CN107779477B (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610726518.2A CN107779477B (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107779477A true CN107779477A (zh) | 2018-03-09 |
| CN107779477B CN107779477B (zh) | 2021-10-12 |
Family
ID=61439822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610726518.2A Expired - Fee Related CN107779477B (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107779477B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104531780A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-22 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种提高厌氧食气微生物发酵效率的方法 |
| CN104822836A (zh) * | 2012-05-22 | 2015-08-05 | 伊内奥斯生物股份公司 | 合成气发酵方法的操作方法 |
| CN105039423A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-11 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种提高厌氧食气微生物发酵产物中醇类物质浓度的方法 |
| CN105177058A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-23 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种调节厌氧食气微生物发酵产物中酸醇比例的方法 |
| WO2016025139A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Ineos Bio Sa | A process for controlling fermentation of co-containing substrates |
| CN105473725A (zh) * | 2013-07-22 | 2016-04-06 | 伊内奥斯生物股份公司 | 用于降低来自含co气态底物发酵的生物质中硒含量的方法和培养基 |
-
2016
- 2016-08-25 CN CN201610726518.2A patent/CN107779477B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104822836A (zh) * | 2012-05-22 | 2015-08-05 | 伊内奥斯生物股份公司 | 合成气发酵方法的操作方法 |
| CN105473725A (zh) * | 2013-07-22 | 2016-04-06 | 伊内奥斯生物股份公司 | 用于降低来自含co气态底物发酵的生物质中硒含量的方法和培养基 |
| WO2016025139A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Ineos Bio Sa | A process for controlling fermentation of co-containing substrates |
| CN104531780A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-22 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种提高厌氧食气微生物发酵效率的方法 |
| CN105039423A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-11 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种提高厌氧食气微生物发酵产物中醇类物质浓度的方法 |
| CN105177058A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-23 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种调节厌氧食气微生物发酵产物中酸醇比例的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JOHN R. PHILLIPS等: "Butanol and hexanol production in Clostridium carboxidivorans syngas fermentation: Medium development and culture techniques", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
| JYOTISNA SAXENA，RALPH S. TANNER: "Effect of trace metals on ethanol production from synthesis gas by the ethanologenic acetogen, Clostridium ragsdalei", 《J IND MICROBIOL BIOTECHNOL》 * |
| ZHU XIAOFEI等: "Metalloproteins/metalloenzymes for the synthesis of acetyl-CoA in the Wood-Ljungdahl pathway", 《SCIENCE IN CHINA SERIES B: CHEMISTRY》 * |
| 居乃琥主编: "《酶工程手册》", 31 August 2011, 中国轻工业出版社 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107779477B (zh) | 2021-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lo et al. | Sequential dark–photo fermentation and autotrophic microalgal growth for high-yield and CO2-free biohydrogen production | |
| Nayak et al. | Biohydrogen production from algal biomass (Anabaena sp. PCC 7120) cultivated in airlift photobioreactor | |
| Sinha et al. | Biohydrogen production from various feedstocks by Bacillus firmus NMBL-03 | |
| Wagner et al. | Effects of different nitrogen sources on the biogas production–a lab-scale investigation | |
| CN107287125B (zh) | 一种蛋白核小球藻的培养方法 | |
| CN104911169B (zh) | 一种培制蛹虫草菌丝体和纤溶酶的方法 | |
| KR20200108745A (ko) | 바이오연료 생산시스템 및 이를 이용한 바이오연료 생산방법 | |
| Ust’ak et al. | Experimental verification of various methods for biological hydrogen production | |
| El-Rab et al. | Costless and huge hydrogen yield by manipulation of iron concentrations in the new bacterial strain Brevibacillus invocatus SAR grown on algal biomass | |
| CN106948797A (zh) | 一种增产煤层气的方法 | |
| CN105039423A (zh) | 一种提高厌氧食气微生物发酵产物中醇类物质浓度的方法 | |
| CN101205548B (zh) | 酿酒酵母在制备(s)-(-)-3-氯-1-苯丙醇中的应用 | |
| CN102041274A (zh) | 一种利用专性厌氧丁酸梭菌发酵制氢的方法 | |
| CN106635210B (zh) | 一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法 | |
| CN107287123A (zh) | 一种通过固定化微生物共培养利用蔗糖异养培养微藻的方法 | |
| CN106148426B (zh) | 一种含钼、锌、镍的食气厌氧菌发酵产醇的培养体系和培养方法 | |
| CN103911401B (zh) | 加强生物固碳的方法 | |
| CN106497859A (zh) | 一种利用导电载体驯化丙酸产甲烷生物膜的方法 | |
| CN107779477A (zh) | 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 | |
| CN107779478A (zh) | 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法 | |
| JP2009261287A (ja) | クロレラ・水素生産方法およびクロレラ・水素生産装置 | |
| CN107779476A (zh) | 一种利用合成气低温发酵生产己醇的方法 | |
| CN104195066B (zh) | 一种偶氮染料金橙ii降解菌及其生产的菌剂 | |
| CN1772877A (zh) | 工业化生物制氢菌种连续流培养及生物制氢系统强化方法 | |
| CN104342382B (zh) | 一种芽孢杆菌及其在含磷废水处理中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211012 |