全 文 :!9
"!
4
#
2011
$
7
%
R
S
Â
^
Ã
Ä
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.9No.4
Jul.2011
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2011.04.003
OPQI
:2011-02-23
KRS!
:
í7;CÔ¾¿1»zh
(973
zh
)
s¡ÊÍ
(2011CB707405);
Ê.^Äí7;wxCss¡ÊÍ
(ZK201001);
gi
÷
“
°j^Ä
”
s¡ÊÍ
;
kÀß>NlÊ
(201004001)
TU.V
:
mno
(1988—),
Ñ
,
giäáÔ
,¨
©¾¿R
,
¾¿½
:
RS.^
;
p
q
(
«CÔ
),
Ö×
,Email:jiangmin@njut.edu.cn
ÃÄÅÆÇÈ
XY16
ÅÆ_É
IJK
1,
L
M
1,2,
N
O
1,
PQR
1,
S
T
1
(1.
UV:W)* +;XYZ:?*. [\]*:?@ABCDEF
,
UV
210009;
2.^
_`abWcde
,^
_
510316)
7
h
:
ð@A×B·
1
CDAECFGHIJE
XY16
±K
,
±Î®LE¸¹MN·ÐÑÒÓ
(N
Ç
、
,OÒ
P
、
QR
)
½¾ÁÂ
。
ÊËÛS
:
TU
N
ÇVWX=YZ
N
Ç[ÚzDFGHI·¸¹
,
Jß7\Jß]^ ð_
`ab,OÒP½¾FGHI¸¹
,
QR ðcZ&de´Ï
,
éZ ð:
2128g/L。
LEf ðzg
h¶ã*¶
,
igh¶zjk
,
*¶lmnÚÝz
。
ijk
:
HI
;
FGHIJE
;¸
¹
lmnop
:TQ921
6qrst
:A
6u;p
:1672-3678(2011)04-0011-04
FermentationcharacteristicsofClostridiumacetobutylicumXY16of
highbutanolproduction
SUNBaijun1,GUOTing1,2,LEIDan1,HEBingfang1,JIANGMin1
(1.StateKeyLaboratoryofMaterialsOrientedChemicalEngineering,ColegeofBiotechnologyand
PharmaceuticalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China;2.GuangzhouSugarcane
IndustryResearchInstitute,Guangzhou510316,China)
Abstract:Influenceofnitrogensource,growthfactorandheatshockafectingfermentationcharacteristics
ofamutantstrainClostridiumacetobutylicumXY16wereinvestigated.Theresultsshowedthatinorganic
nitrogensourceammoniumacetatewasmoresuitableforfermentationcomparedwithothernitrogen
sources.Cornsteepliquororzeincouldreplacegrowthfactors;heatshocktoXY16couldenhancetotal
solventproductionwith2128g/L.Inaddition,themutantXY16couldutilizeglucoseandxyloseatthe
sametime,thexylosecouldbeeficientlyusedaftertheglucosewasusedup.
Keywords:butanol;Clostridiumacetobutylicum;fermentation
IJQK6-6Ý:ÚV7å6.^è
Ê
,
5*³ç.^
、
rÊ
、
Ý:µ¶
、
isG^À
,
l
mù6úûZt6uERSvÊ
,
M6}å
WwiøùvÊ+-çrJ
[1]。20
xy
,
G
H
、
IJ126KeçrJ126!]~12^
À
,
h]^Õi.^61»
,
z59G.,åW
。
ÕisF6è>+³RS,R3GH
、
IJ7u
,ñøg-{
[2]。
GH
、
IJ126GHIJK¹
äñ|L
(Clostridiumacetobutylicum)
G}}9:
¤5
、
=5GWHùGH
、
IJ
、
rJ
(ABE)
6RS.ÃÄ
[3]。
)èÊ
(
ȉ
、
5~
)
¶éý
,
6b"GH
、
IJ12^À1»67åVA
。
l?@sF6
Ümpæq
、
R3~~6Ý:áRs
F
[4]。
îí5¤6x?@sF³ç12^À
,
¤È
)ØQ;6IÍ
,
Óûù¤Já6
®«
[5]。
uv}{|µL¤L
GHI2KL
XY16[6]
6CÔ
,
µGHIJKL12i³6µ
¶78C
P2,
e78C6
N
FR:VªºT-
.
,
yzYçVL126´78C
,
ÒIÃ
wxeVLY³5=5
2
û
C
F65l
mºTp
,
ñ#eGHIJKL6^À*³ñf
Ax?@y¼a_612R3\BÐH
。
1
vw%xZ
11
vw
111
Lû
qª9¤ä{|µL6GHIJKL
(Clostridiumacetobutylicum)XY16。
112
78C
ûª78C
(g/L):
2Qâ
3,
#$
5,
áÚN»
â
10,
r`
2,NaCl2,MgSO43,KH2PO41,K2HPO41,
FeSO4·7H2O01;pH60;ö;ÂÙ20。
1278C
P2(L):K2HPO4 05g,KH2PO4
05g,
r`
22g,MgSO4·7H2O02g,MnSO4·H2O
001g,NaCl001g,FeSO4·7H2O001g,e&CÜ
`
1mg,
RSA
001mg,VB11mg。
ã¬â78C
:
ã¬â
70g/L,
,
f
.
1h,
@;16¼p
,pH
Ü
。
12
Ên
121
78,
U.789:
:
¤
15mL
ûªci3¡ûç
25mL
2°X6ûª78Cm
,
¢_
10mL,37℃
}78
20~24h;
ûª789:
:
¤U.6ûª_
5%
6;¨
p©ª¡L
100mL
2°X6ûª78Cm
,
¢_~
Nål¼
,37℃
}78
12h。
WX129:
:
¤78
12h
f6ûª_
10%
6;¨p©¡ûL
100mL
2°X61278Cm
,
¢_~
50mL,37℃
}78
72h。
12129:
:
¤78
12h
f6ûª_
10%
6;¨p©¡ûL
5L
612
(KF5Lfer
menter;KoBioTechCo.,Ltd)
m
,
1278Cù
3L,
¡ûfI
N210min,37℃}7872h。
122 N
Fe126})
}1278CmJÂQÓ
N
F
:
r`
、
2Q
â
、
㬿
、NH4NO3、(NH4)2SO4、NH4Cl([ù22
g/L),
WX12ÒÐÑ12lm
。
123
R:Vªe126})
}1278CmQJÂR:Vª
,
RJÂã¬
¿
(1g/L)、
ã¬#$
(1g/L),
Y³WX12ÒeË
A12lm
。
124
eLû126})
¤Lûp¡«
P2
78C
70g/L
6ã¬â
78Cm
,
Üf}
100℃
1min,
Ò·Q
612íºTeË
。
125
5
、
=512
¤
60g/L
5
、
=5
、
µ5
(30g/L
5
30g/L
=5
)
pºT12wx
,
ÐÑ12
í
。
126
p,
L;íÍ
:
pëëÍz
(Spectrum lab
752S)
ç
600nm(OD600)²¼ëH。
5
、
=56²¼
:
³!Þ_`·,
(HPLC)
²¼
(BioRad
Ý:`
:
Ì
55℃,
ج
06mL/min,
½Ø¬
02mL/min;
Ø`
:5mol/L
H2SO4Ú_;½Ù_:5mol/LH2SO4Ú_,JÂ5%
r
)。
rJ
、
GH
、
IJ6²¼
:
³³f~Dé
N2000
A
`·î
。
·
:
Õ´3
,
ö¼`
SE 30,
o
30m×032mm×1μm,xEù«,!³³
ÌÍ
290℃。FID
±²¯ÌÍ
180℃,
A
N2,ج
05mL/min,
pØË
10∶1。
³ÄL0Ì
60℃,
~
2min;
ñ
8℃/min
0Æ
116℃,
~
1min;
ñ
2℃/min
0Æ
120℃,
~
1min;
ñ
40℃/min
0Æ
180℃。
ÔÌ,¼~
,
ZIJøÔÌS
。
2
yz%{)
21 N
_cW
N
Fe126})îï
1
ðñ
。
gï
1
áñ.
ø
:
ÒQ6ðÝ
N
FQ¨µGHIJ612
。
12
ÞíËTU6Ýr`
、
2Qâ㬿
,
lY³
r`øù
N
F12
,
IJ3~áé
115g/L;
8
21
R
S
Â
^
Ã
Ä
!
9
"
éÚV3~éL
1785g/L
û
,
IJ;¨p©éL
64%。
lÝ:
N
F2Qâ6123~Ër`k
,
pèV6
CH3COO
-
NH+4 QeIJ12Ý
ºø³
[7]。
m
1 N
_cW
Fig.1 Efectsofnitrogensourceonfermentation
22
ËÌÍ_cW
P2
78Cm"Ý!6R:Vª
,
Ëîe&C
Ü`
、
RSA
、VB1,mQËTý。R:Vªe1
26})îï
2
ðñ
。
gï
2
áñ.ø
:
QJÂ
R:Vª612ík
,
lJÂ㬿Rã¬
#$QáñåWR:VªºTIJ12
,
mIJ~
QËJÂR:Vª6!
。
á%JÂe&CÜ
`
、
RSA
VB1GR:Vªe12ÝY。lã¬
¿Rã¬#$6Ú8¶pËT!
,
"Ý~~6R
:Vª
,
VlJÂ㬿Rã¬#$ÝYçÚV6
3R
。
ã¬#$㬿·ñ
3
ûR:Vª`
Ë
,
³³
,
k´
,
á¡åWR:Vª
,
0
k12¶é
。
m
2
ÎÏËÌÍ_yzcºÐ
Fig.2 Efectsofdiferentgrowthfactorson
productionofABE
23
ÑÒÈ
_cW
6GH
、
IJ12meLûºT6
ÝÞ ¡_ú
[3]。
çGHIJLÝ¢¶äñ6
5
,
lmäñÝT96£
N
,
VWIÃ
áñ¤¥¦6äñ
,
§ 9¨6äñ
,
ºl~×-
{Lû
。
e126})îT
1
ðñ
。
gT
1
áñ.ø
:
8ñ
P2
78CºT12û
,
Lû
eIJéÚV3~})Q~
;
lñã¬âù7
8Cû
,
féÚV63~\!o
71%。
1
È
ÓdeKlc_yz
Table1 ProductionofABEfromdiferent
mediumsafterheatshock g·L-1
78C ρ(rJ) ρ(GH) ρ(IJ) ρ(éÚV)
P2 226 409 115 1785
P2(
) 185 425 117 1784
70g/L
ã¬â
119 67 12 1987
70g/L
ã¬
â
(
) 106 735 129 2128
24 5L
_Ôlc_#$
pñ5
、
=5
、
µ5
(
5=5
)
ù
C
F
,
r`ù
N
F
,
㬿ùR:Vª/
P2
78C
,
}12ºT912¾¿
,
íî
ï
3
ðñ
。
ï
3
áò
:
³³-.f678Cáñ
ÝÞY³5
,
Æ12û
,
©ª5y~
ÓÍù
55g/L,
éÚV3~ù
1938g/L,
gmI
J
1255g/L,
«éÚVË76
6476%,
éÚVª
.Ðù
3524%。
m
3
ÕÖbÓ
5L
Ôl_`ÅÆcyz
Fig.3 Butanolfermentationin5Lfermentorwithglucose
Y³=5}
5L
m3IJ6¾¿
,
íîï
4
ðñ
。
ï
4
áò
:
VLËÓ¬áñY³=5
,
Æ1
2û
,
©ª=5é
49g/L,
éÚV3~ù
1549
g/L,
gmIJ
931g/L,
«éÚVË76
6021%,
éÚVª.Ðù
3161%。
31
!
4
# mnoG
:
GHIJKL
XY16
IJ12MN
m4
¯bÓ
5L
Ôl_`ÅÆcyz
Fig.4 Butanolfermentationin5L
fermentorwithxylose
¤
30g/L
5
30g/L
=5}
5L
m
µ12
,
íîï
5
ðñ
。
ï
5
áò
:
Æ12
f
,
©ª5
28g/L,
=5
20g/L,
éÚV3~ù
15g/L,
gmIJ
955g/L,
Ë7ù
636%,
éÚV
ª.Ðù
3125%。
gï
5
ùáñ.ø
:
78C5
Óû©ª=55
;
h`Ë_
,
=5©ª¬
ÐT7
,
L5©ªR
,
aöbS
®
X~~©ª=5
。
m
5
×bÓ
5L
Ôl_`ÅÆcyz
Fig.5 Butanolfermentationin5Lfermentor
withmixedsugar
3
y)
1)¯
e|°6!3IJ¤
XY16,
9Ð
Ñg12N5
,
1Iáñr`ù
N
F
,
ñ´6
㬿Rã¬#$WåRSA
、
@RA
B1GR:V
ªºT12
。
2)
ñ
P2
ù1278Cû
,
1I
e12
íQ3R})
;
lñã¬âù1278Cû
,
³IJéÚV3~QÝð\!
,
péLo
129
2128g/L,
éÚV63~\!o
71%。
3)
L
XY16
áñÝÞóY³5=5
。
éÚV~ù
15g/L
û
,
IJù
955g/L,
Ë7ù
636%,
éÚV6ª.Ðù
3125%。
8±vµ
12û
,
áÓûY³6
2
û5
,
h56©ª¬Ð
åË=5²
,
6eGHIJKL12?@¼a_Ý
¨ZÄÅ
。
M¬6q
:
[1]
kݳ
,
u´L
.
㬵¶Yf6B¼afIJ12
[J].
À
,2009,37(22):1034210344;10346.
[2]
·¸
,
¹|
.
Y³
SAS
(:-.GHIJK¹äñ|L3
IJ6129:
[J].
ØÙ·12^À
,2007,33(11):4447.
[3]
cºÏ
,
»¢¼
.
12,GHIJR3`a
[M].
ï½
:
.
^ÀøÇ
,1991.
[4]
c¾¿
,
ÀÁ
,
ÂÃÄ
,
G
.
¼dB,¼a_6GHIJ12
[J].^
À¥RS
,1998,28(4),3034.
[5] DureP.Newinsightsandnoveldevelopmentsinclostridialace
tone/butanol/isopropanolfermentation[J].AppliedMicrobiology
andBiotechnology,1998,49:639648.
[6]
ÅÆ
,
i
,
ÇÈL
,
G
.
GH IJ12R3L6²¬{|
,
[J].
ÃÄ^Ät
,2008,8(6):11851189.
[7] GuYang,HuShiyuan,ChenJun,etal.Ammoniumacetateen
hancessolventproductionbyClostridiumacetobutylicumEA2018
usingcassavaasafermentationmedium[J].MicrobiolBiotechn
ol,2009,36(9):12251232.
41
R
S
Â
^
Ã
Ä
!
9
"