[发明专利]一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用

说明书

本发明涉及发酵工程领域，尤其涉及一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。本发明提供的菌群稳定性高，产醇效率高，连续发酵30天未见杂菌污染现象产生。将其用于合成气生物发酵，能够稳定、大量的产生乙醇，发酵液中乙醇浓度可达17.2g/L，发酵产物中乙醇的质量分数可达92％。

技术领域

本发明涉及发酵工程领域，尤其涉及一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。

背景技术

目前，能源分布不均和结构单一已成为制约我国可持续发展的瓶颈之一，如何将能量密度低的能源转化成能量密度高且易于储存运输的能源的问题亟待解决。合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解所产生的混合气体，它的主要成分为CO和H₂，还包括少量的CO₂、CH₄、H₂S和NO_X等。合成气能量密度较低且不易存储运输，一般可通过Fischer-Tropsch合成技术生成有用的化学品，如乙酸，乙醇等，与合成气相比，液态的有用化学品（如乙酸，乙醇，丁酸，丁醇等）具有能量密度高，便于储存和运输等优点。

但是由于面临反应物复杂，催化剂中毒等问题，Fischer-Tropsch合成技术发展相对缓慢。相比之下，合成气生物发酵生成液态的有用化学品更具有吸引力（诸如不需复杂预处理，常温反应，不需要贵重金属等催化剂的参与等优点），还较好避免了因氮气成份过高影响合成气后续利用问题，是一种经济环保的生物质利用方法。

厌氧微生物中的梭状芽孢杆菌类能够以H₂、CO作为电子供体，以CO₂为电子受体，在自养条件下实现生长并产生如乙酸、乙醇以及2,3-丁二醇等代谢物，因此极具工业应用潜力。Clostridium（梭状芽孢杆菌）是目前筛选到的，能够用于合成气发酵的优秀菌种。但是由于Clostridium对厌氧环境的要求较为严格且极易受到杂菌的污染，而一旦菌种受到杂菌污染，产物的纯度和产率就会受到影响，严重时，菌种全部死亡无法获得产物。因此，该菌株对发酵环境的要求也较高，在发酵过程中不仅必须保证发酵装置中氧气含量保持在极低的水平，且需注意在发酵过程中不引入杂菌。如此苛刻的条件在大规模的工业化生产的过程中很难实现。

因此，应进一步解决Clostridium易受污染、对厌氧环境要求苛刻的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。本发明提供的复合菌群与单一Clostridium菌株相比耐受性更好，更加稳定。将该菌群用于合成气发酵产生乙醇的效率较高、纯度较大。

本发明提供的复合菌群，包括Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter。

Clostridium（梭状芽孢杆菌）、Lactobacillus(乳酸杆菌属)、Thermoanaerobacterium（嗜热厌氧杆菌）、Thermoanaerobacter（嗜热厌氧杆菌）皆为厌氧细菌。其中Clostridium能够在厌氧条件下，将以H₂、CO为主要成分的合成气发酵产生乙醇。实验表明，采用本发明提供菌株发酵所得乙醇在培养液中的浓度可达17.2g/L，分离后检测表明，产物中乙醇的纯度达92%。并且，该菌群与单一Clostridium菌株相比耐受性更好，不易受到杂菌的污染，产醇能力更加稳定。

在本发明的实施例中，Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter的数量比为（86~87）：（2~3）：（0.8~1.0）：（0.1~0.2）。

本发明提供的复合菌群中各菌种的数量百分比为：

Clostridium 86%~87%；