耐甲醇嗜甲基丁酸杆菌发酵制备丁酸的培养条件优化文献综述

 2022-01-06 08:01

全文总字数:3892字

文献综述

国内外研究现状、发展动态甲醇为结构最简单的饱和一元醇,是重要的碳一化合物平台之一。

随着人类对化石燃料勘探、挖掘技术不断提高,自20世纪50年代以来生产甲醇的方法逐渐由干馏法发展为化学合成法,包括加压催化从化石燃料而来的合成气、直接氧化甲烷、还原大气中二氧化碳和氢气[1]。

丰富的原料和生产项目大量涌现,使得甲醇产能持续快速增长,2018 年全球生产甲醇总量可达1.1亿吨,而当年甲醇需求量为8-9千万吨[2]。

甲醇还原力较高,其每个碳还原度比葡萄糖每个碳还原度2,可用于增强某些还原性产物的生产,如羧酸、醇和脂肪酸[3]。

利用来源丰富、产能过剩的甲醇进行微生物法生产化学品,较传统发酵工艺有着更为经济且可持续发展优势,作为非粮食原料甲醇可提供较高还原力,对减轻生物制造业对粮食生物质的依赖具有重要意义。

随着以甲醇原料的生物转化技术不断发展,国内外对甲醇利用菌株研究不断加深,其中包括自然界天然存在的甲基营养菌和重组甲醇利用菌株。

目前研究表明,尽管甲基营养菌可直接利用甲醇作为唯一碳源,但其在工业上用途单一,基本是用于氨基酸和单细胞蛋白生产[4];成功组装甲醇代谢途径的非天然甲醇利用菌株,对甲醇耐受性不高且甲醇消耗速率低下,这些劣势制约甲醇利用微生物的发展。

1980年德国学者Zeikus[5]首次从马尔堡市污水消化池分离得到一种革兰氏阳性菌,后命名为嗜甲基丁酸杆菌,自养型乙酸原可以通过WLP途径还原H2、CO生成乙酸、丁酸和相应的醇类。

嗜甲基丁酸杆菌,是厌氧芽孢菌属,可同时利用多种碳原料进行发酵, 包括 甲醇、CO2和CO等[6]。

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