[发明专利]一株嗜热厌氧菌株及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种嗜热厌氧菌株及其应用，属于应用微生物领域。

背景技术

木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，包括纤维素、半纤维素和木质素。一般木材中，纤维素占 40～50％，半纤维素占 10～30％，木质素占20～30％。 目前，这些可再生的木质纤维素绝大部分尚未得到有效的利用，而且因焚烧，丢弃等不合理的处理造成了严重的环境污染。以木质纤维素生产乙醇在可持续发展战略中拥有相当大的优势，即可以减少环境的污染和CO₂的排放量，又可以降低生产成本。与目前巴西，美国等普遍采用的以玉米等粮食作物为主的乙醇生产相比，以木质纤维素生产乙醇还具有“不与人争粮、不与粮争地”的优点。

木质纤维素乙醇实现工业化生产的最大障碍是其生产成本高，而使成本过高的原因除预处理成本过高之外，还有以下三个主要原因：（1）纤维素酶成本过高。与粮食乙醇相比，木质纤维素生产乙醇中纤维素酶的成本占到了30%-50%，而粮食生产乙醇中的淀粉酶成本只有8%；（2）缺乏能够高效利用戊糖（C₅糖）的发酵菌株。同纤维素相比，半纤维素更容易被水解，而其含量仅次于纤维素。而半纤维素水解产生的木糖、阿拉伯糖等戊糖不仅不能被传统的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)所利用，而且抑制它们的生长，从而降低了原料的乙醇转化率。因此，选育高效利用戊糖生产乙醇的发酵菌株也是实现木质纤维素乙醇产业化的技术关键。（3）到目前为止，所有用于工业生产乙醇的代谢工程菌仅限于革兰氏阳性，中温专性厌氧菌，而利用中温厌氧菌发酵生产乙醇，发酵属于放热过程，造成发酵体系温度升高，影响细胞本身正常生理活动。因此，为了保持发酵菌的活性，需要给发酵罐配备冷却装置。同时，乙醇蒸馏回收需要在高温条件下，又需要加热，这些都增加了乙醇的成本。若在高温下进行发酵，就可以节约冷却和加热的成本。同时，高温能有效的抑制杂菌生长，提高乙醇得率。因此，开发能够利用纤维素、半纤维素，以及纤维素、半纤维素的水解产物，在高温下发酵生产乙醇的菌株势在必行。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一株嗜热厌氧菌株Thermoanaerobacteriumsp. Rx1，该菌株已于2011年4月5日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：M 2011109。

本发明另一目的是将嗜热厌氧菌株应用在发酵生产乙醇中。

本发明中所述发酵生产乙醇是利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麦芽糖、纤维二糖、木聚糖、淀粉、果胶中一种或几种任意混合发酵生产乙醇。

本发明中所述发酵生产乙醇是利用半纤维素发酵生产乙醇。

本发明提供的菌株能与Clostridium thermocellum菌进行共培养，利用木质纤维素发酵生产乙醇。

本发明另一目的是将嗜热厌氧菌株应用在利用木质纤维素发酵生产氢气方面。

本发明另一目的是将嗜热厌氧菌株应用在对其进行一个或复数个基因的改造或外源基因的导入获得突变株中。

本发明中所述的嗜热厌氧菌株Thermoanaerobacterium sp. Rx1主具有以下微生物学特征：

本菌株分离及培养的基础培养基采用改良的M640培养基（DSMZ），命名为MM640，培养基组分如下：NH₄Cl 0.9g，MgCl₂·6H2O 0.4g，KH₂PO₄ 0.75g，K₂HPO₄ 1.5g，蛋白胨2g，酵母膏1g，FeCl₃·6H₂O 2.5mg，木糖10g，半胱氨酸盐酸盐0.75g，刃天青0.5mg，微量元素溶液-SL-10 1ml，维生素溶液5ml (培养基灭菌后用0.22水系膜过滤加入)，各组分溶解后定容至1000ml，培养基加热从蓝色变为无色后，采用铜柱除氧系统除氧，分装到充满氮气的亨特试管中，每管装5ml，121℃灭菌后备用。