[发明专利]生产丁醇的菌剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生产丁醇的菌剂及其应用。

背景技术

丁醇是一种重要的化工原料，主要用于制造增塑剂、溶剂、萃取剂等。近年来 发现丁醇的热值、辛烷值与汽油相当，且能与汽油以任意比混合，可以使用现有的 石油管道运输方式，丁醇已成为被世界各国企业和研究机构强烈关注的一种极具潜 力的新型生物燃料。

丁醇可由发酵和石油化工合成法生产。20世纪50年代以后，由于石化合成技 术的成熟导致发酵法生产丁醇不再具有经济竞争优势，丁醇发酵逐渐淡出市场。70 年代后，随着石油危机的出现及国际原油价格的不断上涨，世界各国对能源安全和 资源安全的忧虑日增，人们又重新开始关注丁醇的发酵生产。但仍有以下困扰丁醇 生产的难题存在：第一，底物费用高昂，发酵用的基质占丁醇生产成本的70％左右； 第二，产物浓度低，由于丁醇的毒性，导致发酵过程中产物浓度很低，总溶剂不到 2％；第三，产物回收费用高，由于产物浓度太低，故回收需要大量耗能。

在上世纪四、五十年代，工业生产中生物丁醇的发酵使用的是大容积的批式发 酵罐(从200m³到800m³)，主要的发酵基质是8-10％的玉米粉和糖蜜。由于丁醇 毒性的问题，在反应器中丁醇浓度达到13g/L时，发酵不得不终止。在生物丁醇 分批发酵过程中，一般反应器中细胞浓度小于4g/L，由于极低的细胞浓度以及产 物的抑制作用使反应器的生产强度很较低。分批补料发酵初始基质浓度较低，产物 抑制减弱，使得细胞浓度和丁醇的生产强度有所提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产丁醇的菌剂及其应用。

本发明所提供的一种生产丁醇的菌剂，它的活性成份包括丙酮丁醇梭菌 (Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pIMP1)和丙酮丁醇梭菌(C. acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)；所述丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pIMP1)是将红霉素抗性基因导入丙酮丁醇梭菌中构建的 重组菌，所述丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)是将含有谷 胱甘肽编码基因的DNA分子导入丙酮丁醇梭菌中构建的重组菌。

其中，所述含有谷胱甘肽编码基因的DNA分子中自上游至下游依次为硫解酶启 动子、谷胱甘肽编码基因和终止子。所述谷胱甘肽编码基因的核苷酸序列具体可为 序列表中的序列1。所述硫解酶启动子的核苷酸序列具体可为序列表中的序列2。 所述红霉素抗性基因的核苷酸序列为序列表中的序列3。

所述菌剂中，丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pIMP1) 和所述丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)的集落形成单位数 目比为(1-5)∶1。所述菌剂中，所述丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum) SMB-1(pIMP1)和所述丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)可 分别独立包装，也可混合在一起。

本发明生产丁醇的菌剂可为液体制剂，也可为固体制剂。在液体制剂中加入吸 附剂即可获得固体制剂，如加入轻质碳酸钙或草炭等。

所述所述丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pIMP1)具体 可为丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pIMP1)CGMCC No.2800；所述丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)具 体可为丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)SMB-1(pITG-B)CGMCC No.2797。

本发明的另一个目的是提供一种生产丁醇的方法。

本发明所提供的生产丁醇的方法，是用所述的菌剂发酵玉米淀粉生产丁醇。 其中，所述玉米淀粉为玉米淀粉水溶液，所述玉米淀粉水溶液中所述玉米淀粉的质 量百分含量为8-10％。所述发酵条件可为35-37℃，静置发酵。