利用玉米秸秆水解液厌氧发酵产丁二酸的研究_黄秀梅

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2009 No. 6
32 S e ria l No. 207
C h ina B rew ing
Research Report
品、纺织和电镀等行业中。传统的生产方法是石化法 ,存在 污染大、成本高等缺点 ,严重抑制了丁二酸作为大宗化学品 的发展潜力。随着生物工程技术的迅速发展和成熟 ,生物 转化法生产丁二酸由于其高效率 、环保性及原料的可再生 性而引起许多研究者的注意 [122 ] ,而降低原料成本是目前 研究的热点 。
动子与起始密码子之间的距离 。
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参考文献 :
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本实验在构建融合基因 Ppdc2ldh 时 ,为了保证后续表 达的融合蛋白活性不受影响 ,设计的 2 条重叠引物的重叠 区序列与 2基因片段的 3′或 5′末端序列相同 ,既未改变启
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3′的聚合活性和外切活性 , 但缺乏 3′→5′的外切校正活性 。
hydrogenase gene from Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus by comp le2
混合糖液 50g /L ～100g /L (分消 ) ,酵母膏 10g/L ,玉米 浆 15g/L,富马酸二纳 1g/L, K2 HPO4 3g/L, NaCl 1g/L,MgCl2 012g/L , CaCl2 012g/L , NaH2 PO4·2H2O 116g /L , Na2 HPO4·3H2O 0131g/L , pH 710, 121℃灭菌 15m in。 114 培养方法
本实验对玉米秸秆水解液作为碳源发酵制备丁二酸 进行了初步研究 ,通过考察不同脱毒方法对水解液中抑制 物的去除情况 ,找出一种有效的脱毒方法 ,提高了利用玉 米秸秆水解液发酵制备丁二酸的产量及收率 。 1 材料与方法 111 原料
玉米秸秆水解液组分 : 总糖 326180g /L (其中葡萄糖 180112g/L、木糖 92120g/L、阿拉伯糖 44161g/L ) ,少量糠醛 及 HMF (分别为 1135g /L、0159g/L ) 。 112 生产菌株
研究报告
中 国 酿 造
2009年 第 6期
总第 207 期
31
利用玉米秸秆水解液厌氧发酵产丁二酸的研究
黄秀梅 ,李 建 ,陈可泉 ,左 鹏 ,姜 岷 3
(南京工业大学 制药与生命科学学院 材料化学工程国家重点实验室 ,江苏 南京 210009)
摘 要 :对玉米秸秆水解液发酵产丁二酸进行了研究 。玉米秸秆水解液中含有对菌体生长不利的物质 ,通过不同的脱毒方法处理 玉米秸秆水解液 ,考察了脱毒前后抑制物以及总糖含量的变化 ,结果表明 ,活性炭和 Ca (OH ) 2 同时使用的脱毒效果最好 ;抑制物 糠醛及羟甲基糠醛 (HM F)的去除率分别为 91111%、89183% ,而总糖损失率仅为 5157%。用脱毒后的玉米秸秆水解液作为碳源发 酵产丁二酸 ,其产量可达到 66123g/L ,收率为 67128% ,分别比未经脱毒时提高 24181g/L , 25130%。 关 键 词 :玉米秸秆 ;脱毒 ;丁二酸 ;发酵 中图分类号 : TQ 921 文献标识码 : A 文章编号 : 0254 - 5071 (2009 ) 06 - 0031 - 04
我国有丰富的植物纤维资源 (如农作物秸秆 、林产 品加工业下脚料等 ) ,每年仅农作物玉米秸秆一项就超过 117亿 t[3 ] 。玉米秸秆的主要成分是纤维素 、半纤维素及木 质素 ,是一种潜在的廉价生物质资源 ,目前我国玉米秸秆 利用率较低 。玉米秸秆经过酸水解和酶水解可转化为葡 萄糖 、木糖 等 混 合 糖 , 同 时 还 会 形 成 糠 醛 、羟 甲 基 糠 醛 ( HMF) 、乙酸等对菌体有害的抑制物 [425 ] 。丁二酸生产菌 株 (A ctinobacillus succinogenes CGMCC1716 ) 可以利用多种 单糖厌氧发酵制备丁二酸 [6 ] ,因此利用玉米秸秆水解液作 为碳源制备丁二酸 ,将有效减少丁二酸发酵对淀粉原料的 依赖性 ,同时可降低原料成本 。
设计了 21bp,加上待拼接的 Ppdc和 ldh本身的引物 ,重叠引 物长度为 46bp,有利于重叠延伸反应的完全进行。
Taq酶是 PCR 中最常用的耐热 DNA 聚合酶 ,具有 5′→
Market Rep , 1999, 3: 91299. [ 3 ] 李 剑 ,唐 赟 ,梁凤来 ,等. D 2乳酸脱氢酶基因克隆及其表达 [ J ].
Abstract: Succinic acid p roducted by anaerobic ferm entation using corn stalk hydrolysate as carbon source was studied. However, the hydrolysate contained, in addition to sugars, several compounds that are toxic to m icroorganism s. In o rder to imp rove the ferm entability of the hydro lysate, sev2 eral p rocedures were evaluated fo r detoxication of the hydrolysate. The concentration of inhibito rs and total sugar in the corn stalk hydro lysate were investigated. The results showed that activated charcoal conbinated w ith Ca (OH ) 2 treatm ent was the effective method fo r removing the inhibitors. B y this treatment, 91111% of furfural and 89183% of hydroxym ethylfurfural were removed from the hydrolysate, while the loss of to tal sugar was on2 ly 5157%. The concentration of succinic acid reached 66123g /L w ith the yield of 67128% from the detoxified corn stalk hydrolysate, which were 24181g /L , 25130% higher than that w ith the initial hydto lysate, respectively. Key words: corn stalk; detoxification; succinic acid; fermentation
种子培养 : 100mL 血清瓶 ,装液量 50mL ,接种量 2% , 于 37℃、180 r/m in摇床中培养 11h。
Succ in ic ac id produced by anaerob ic ferm en ta tion from corn sta lk hydrolysa te
HUAN G Xiumei, L I J ian, CHEN Kequan, ZUO Peng, J IAN G M in
( S ta te Key L abora tory of M a teria ls2O rien ted Chem ica l Eng ineering, College of L ife S cience and Pha rm acy, N an jing U n iversity of Technology, N an jing 210009, J iangsu, Ch ina)
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制在 50℃左右较为适宜。重叠区长度至少为 15bp ～20bp,
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总引物长度一般为 40mer～50mer。本文重叠引物中重叠区 [ 2 ] M IRASOL F. Lactic acid p rices falter as competition toughens [ J ]. Chem
因此 , Taq 酶的错配率可随 DNA 拷贝数的倍增呈线性积
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累 [9 ] 。为了使构建的融合基因高效表达 , 本实验在扩增 Ppdc和 ldh 时使用了高保真的 Pfu DNA 聚合酶 ,可有效地 降低错配率 。
产琥珀酸放线杆菌 (Actinobacillus succinogenes NJ113) : 本实验室自主筛选 。 113 培养基 11311 种子培养基
葡萄糖 10g /L (分消 ) , 酵母膏 5g /L , NaHCO3 10g /L , NaH2 PO4·2H2O 916g /L, K2 HPO4·3H2O 1515g /L , pH 710, 121二酸 (俗名琥珀酸 )是生物炼制产品工程中优质的碳 四平台化合物 ,被广泛应用于农业、食品、医药、塑料、化妆
收稿日期 : 2009202209 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (20606017) 作者简介 :黄秀梅 (19842) ,女 ,江苏兴化人 ,在读硕士研究生 ,研究方向为生物化工 ;姜 岷 3 ,通讯作者。