限制葡萄糖、葡萄糖/乙酸双底物条件下自由控制丙丁梭菌ABE发酵丙酮浓度和丙酮/丁醇比

Control of Acetone Concentration and Acetone/Butanol Ratio in ABE Fermentation by C.acetobutylicum with a Novel Glucose/Acetate Co-substrate System Incorporating Glucose Limitation

摘要提出一种可以提高和自由控制丙丁梭菌ABE发酵丙酮浓度与丙酮/丁醇比的方法.(1)通过控制糖化酶用量、反应时间和温度调节玉米培养基初始葡萄糖浓度,使发酵进入到产溶剂期后,残留葡萄糖浓度降至接近于0 g/L的水平;(2)在葡萄糖受限的条件下,诱导丙丁梭菌合成分泌糖化酶,分解寡糖,将葡萄糖维持于低浓度,进而限制梭菌胞内糖酵解途径的碳代谢和NADH生成速度.与此同时,外添乙酸形成葡萄糖/乙酸双底物环境.在能量代谢基本不受破坏、丁醇未达到抑制浓度的条件下,适度抑制丁醇生产,有效地利用外添乙酸强化丙酮合成;(3)在外添乙酸的基础上,添加适量酿酒酵母,形成丙丁梭菌/酿酒酵母混合发酵体系,提高梭菌对高丁醇浓度的耐受能力.整个发酵体系可以将丙酮浓度和丙酮/丁醇比自由控制在5 ～ 12 g/L和0.5 ～1.0的水平,最大丙酮浓度和丙酮/丁醇比达到11.74 g/L和1.02,并可维持丁醇浓度于10 ～ 14 g/L的正常水平,充分满足工业ABE发酵对于丙酮和丁醇产品的不同需求.