有机氮源添加对嗜热厌氧杆菌产乙醇的影响

Vol.5No.5Oct.2019生物化工BiologicalChemicalEngineering第5卷第5期2019年10月有机氮源添加对嗜热厌氧杆菌产乙醇的影响任梦梦，傅宏鑫，马毅，王菊芳*（华南理工大学，广东广州510006）摘要：嗜热厌氧杆菌（ThermoanaerobacteriumaotearoenseSCUT27Δldh）能利用葡萄糖与木糖发酵，是纤维素乙醇生产的理想菌株。为进一步改善菌株在不同底物（葡萄糖、木糖和混合糖）条件下的乙醇发酵性能，本文探究了有机氮源对嗜热厌氧杆菌发酵产乙醇的影响。结果表明，4g/L酵母提取物和2g/L胰蛋白胨为最佳的有机氮源组成，在不同底物条件下菌株生物量、底物利用率、乙醇浓度和生产强度与对照相比，分别提升41%～109%、50%～56%、53%～76%和91%～111%。此外，本研究还证实了充足的有机氮源供给对于T.aotearoenseSCUT27Δldh的葡萄糖和木糖高效共利用起到重要的作用。关键词：嗜热厌氧杆菌；乙醇；氮源中图分类号：Q815文献标志码：AEffectofOrganicNitrogenSourceAdditiononEthanolProductionbyThermoanaerobacteriumaotearoenseSCUT27ΔldhRenMeng-meng,FuHong-xin,MaYi,WangJu-fang*(SouthChinaUniversityofTechnology,GuangdongGuangzhou510006)Abstract:ThermoanaerobacteriumaotearoenseSCUT27Δldhcanutilizeglucoseandxylose,andisanidealstrainforcellulosicethanolproduction.Inordertoimprovethefermentationperformanceofethanolproductionusingvarioussubstrates(glucose,xyloseandmixedsugar),theeffectoforganicnitrogensourceadditionwasinvestigated.Itisshowedthattheoptimumorganicnitrogensourcecompositionwas4g/Lyeastextractand2g/Ltryptone,underwhichconditionthecelldensity,substrateconsumption,ethanoltiterandproductivityincreasedby41%～109%、50%～56%、53%～76%and91%～111%,respectively.Comparedwiththecontrolwhenvarioussubstrateswereusedasthecarbonsources.Inaddition,thisstudyalsoconfirmedthatsufficientorganicnitrogensourcesupplyplayedanimportantroleintheglucoseandxyloseco-utilizationforT.aotearoenseSCUT27Δldh.Keywords:Thermoanaerobacteriumaotearoense;Ethanol;Nitrogensource随着经济全球化进程的加快，能源供需矛盾、生态环境恶化等问题日益突出[1]。一次性能源消耗持续增加，使用过程严重污染环境，产生氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及有毒的粉尘等[2]。因此，节能减排面临巨大挑战，寻找绿色可再生的替代能源迫在眉睫。生物质能源具有资源丰富、分布广泛、可再生、清洁、安全等优点。地球上每年通过光合作用合成的生物质约有1800亿吨，蕴含其中的能量是世界能源消耗总量的10～15倍，但利用率低于3%，生物能源的开发利用，市场前景广阔。生物燃料乙醇具有较高的辛烷值，享有“液体黄金”的美誉，广泛应用于化工、医疗、国防和食品等领域。由于世界粮食紧缺，以粮食为原料生产第一代乙醇必将导致“与人争粮、基金项目：国家自然科学基金资助项目（21676098，21878103）。作者简介：任梦梦（1993—），女，湖北孝感人，硕士，研究方向：发酵工程。通讯作者：王菊芳（1973—），女，湖北松滋，汉族，博士，教授，研究方向：发酵工程，E-mail：jufwang@scut.edu.cn。文章编号：2096-0387（2019）05-0005-05·6·生物化工2019年与粮争地”的现象发生[3]，严重阻碍燃料乙醇