[发明专利]利用合成气厌氧发酵制取乙醇过程中静息细胞的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于利用微生物将合成气厌氧发酵制取乙醇技术领域，具体涉及一种微生物利用合成气厌氧发酵制取乙醇过程中微生物静息细胞的制备方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。能源消耗对生态环境的影响日益突出，解决好能源问题，不仅要注重供求平衡，也要关注由此带来的生态环境问题。

乙醇是一种优质的液体燃料，可单独使用，也可加入到汽油中作为一种清洁能源使用。现有技术中，利用粮食原料采用发酵方法是获得乙醇的常用方法，但由于粮食原料成本较高，因而乙醇作为燃料使用一直受限于乙醇产量的限制。利用合成气厌氧制取乙醇是近年来一个新的研究热点，也是目前认为可行性较高的方法。

合成气是指一种主要成分为CO、CO₂、H₂和N₂等气体的混合气，由煤、石油、天然气、焦炉煤气、炼厂气、污泥和生物质等转化而得。自然环境中，一些微生物可以利用合成气作为唯一碳源和能源进行生长并代谢产生乙醇，这为合成气资源的能源化利用及生物乙醇的开发提供了理论基础。

现有研究认为，能够利用合成气生产乙醇的是一类特殊的厌氧微生物。这类微生物细胞利用合成气生产乙醇时既可以是处于生物量不断增长阶段，也可以是处于生物量稳定的静息细胞阶段。

静息细胞是指没有外源营养物质供应，靠消耗内源营养物质来维系菌体的能量代谢，不进行生长繁殖，处于饥饿状态、休眠状态的细胞。静息细胞中的各种酶能够发挥作用不停地进行能量代谢，并在适宜条件下可再恢复生长。

静息细胞发酵法即是以微生物的整体细胞作为反应催化剂，具有反应条件温和、选择性强、无污染、成本低、副产物少、微生物倍增时间短、生物量积累快，单位时间产生的酶量多、转化效率高、条件容易控制、分离纯化较容易等许多正常细胞发酵法不具备的优点。因而在合成气厌氧发酵制取乙醇过程中，静息细胞期的合理应用是提高乙醇产率的重要途径。而现有技术中，尚未见到较为合适的针对微生物利用合成气厌氧发酵制取乙醇过程中的微生物静息细胞的制备方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种微生物利用合成气厌氧发酵制取乙醇过程中微生物静息细胞的制备方法，从而大量制备整体处于静息期的微生物细胞，此阶段的微生物细胞只进行能量代谢，利于将合成气转化为乙醇。

一种利用合成气厌氧发酵制取乙醇过程中微生物静息细胞的制备方法，包括以下步骤：

（1）将微生物菌种活化，厌氧条件下富集生长；

所述微生物菌种为：Clostridium carboxidivorans P7、Clostridium strain P11、Clostridium. Ljungdahlii或Clostridium autoethanogenum DSM10061；

所述菌种活化采用活化培养基，活化培养基为液体培养基，以1L容量为例，配方如下：NH₄Cl 0.7~1.2g，NaCl 0.7~1.2g，MgCl₂ 0.2~0.5g，KH₂PO₄ 0.5~0.9g，K₂HPO₄ 1.0~2.0g，胰蛋白胨1~3g，酵母膏0.5~1.5g，FeCl₃ 2.0~3.0g，纤维二糖0.5~1.5g，L-cys 0.5~0.9g，木糖2~6g，矿质元素溶液0.5~1.5mL，余量为水；配制培养基时，纤维二糖在培养基灭菌后过滤加入；

所述矿质元素溶液，以1L容量为例，配方如下：ZnCl₂ 0.05~0.1g，MnCl₂ 0.05~0.15g，H₃BO₃ 0.004~0.008g，CoCl₂ 0.1~0.3g，CuCl₂ 0.001~0.003g，NiCl₂ 0.015~0.03g，Na₂MoO₄  0.02~0.04g，溶于10mL HCl的FeCl₂ 1.0~2.0g，余量为水；所述水优选为去离子水；配制时，先把FeCl₂ 溶于HCl中，再用水稀释，然后加入其它盐，最终体积定容；