[发明专利]多功能双酶梭菌及其应用

说明书

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种多功能新型双酶梭菌及其在发酵产氢、提高乙酸产量中的应用。菌株为双酶梭菌Clostridium bifermentans EZ‑1，保藏号为CGMCC NO.13913。本发明所得菌能利用葡萄糖产生清洁燃料氢气以及乙酸和丁酸等代谢产物。适当浓度纳米磁铁矿和水铁矿的添加可以调节该菌代谢途径从而增加乙酸产量。通过微生物燃料电池检测发现，该菌株具有产电能力，最大电流输出密度可达6.3mA/m²。该菌株是目前报道的首例多功能新型双酶梭菌，可应用于生物质发酵产氢、乙酸和丁酸等生物制品且具有产电潜力，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种多功能新型双酶梭菌及其在发酵产氢、提高乙酸产量中的应用。

背景技术

双酶梭菌是一种严格厌氧的发酵产氢菌，可以利用葡萄糖等发酵底物产生氢气和挥发性短链脂肪酸，其革兰氏染色为阳性。

随着化石燃料使用带来的气候变化和空气污染问题日益凸显，生物氢因其清洁可再生且具有高燃烧热(122kJ/g)等特点，因此，具有巨大的应用前景。生物氢主要由产氢微生物通过暗发酵产生，这类微生物主要有梭菌属Clostridium、肠杆菌属Enterobacter和芽孢杆菌属Bacillus 等，其中梭菌属因其底物多样，易于培养，产氢量高等特点受到广泛关注和研究。然而，氢气产量低、速率慢仍是制约大规模生物制氢产业发展的瓶颈，因此，新型高效产氢菌的分离是走出当前困境的重要途径。

异化铁还原菌是一类具备将胞内有机物氧化和胞外变价金属矿物中高价金属还原藕联发生能力的微生物，在此藕联过程中，胞外矿物作为电子受体接收来自胞内有机物氧化产生的电子从而完成电子的传递过程。根据胞外传递的电子能否用于微生物的能量代谢，异化铁还原菌可分为，呼吸型异化铁还原菌和发酵型异化铁还原菌，前者胞外电子传递过程藕联呼吸链产生能量，而后者没有能量的储存。这种微生物氧化有机物产生的电子传递到胞外还原变价矿物中高价金属离子的过程称为胞外电子传递。相比革兰氏阳性发酵型的异化铁还原菌，革兰氏阴性呼吸型的异化铁还原菌胞外电子传递的机制研究已经取得了重大进展，而革兰氏阳性菌因其具有较厚的细胞壁及荚膜结构，胞外电子传递过程的研究相对困难。

电活性微生物是一类能够产生电流或接收电流从而完成生命代谢活动的微生物，已有的研究结果表明，尽管很多异化铁还原菌具有电活性，但并不是所有的异化铁还原菌都具有产生电流的能力。目前发现的电活性微生物主要集中于革兰氏阴性地杆菌属Geobacter和希瓦氏菌属 Shewanella,而具有电化学活性的革兰氏阳性梭菌Clostridium却很少有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能双酶梭菌及其应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种多功能双酶梭菌，菌株为双酶梭菌Clostridium bifermentans EZ-1，已于2017年3月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为 CGMCC NO.13913。所述双酶梭菌EZ-1株，Clostridiumbifermentans strain EZ-1，分离自黄河三角洲土壤。

所述菌株厌氧培养于PYG培养基中，培养基PYG成分为：蛋白胨： 0.2～5g/L，胰蛋白胨：0.2～5g/L，酵母提取物：0.2～10g/L，葡萄糖：5～10g/L，CaCl₂：0.008g/L，MgSO₄·7H₂O：0.016g/L，K₂HPO₄： 0.04g/L，KH₂SO₄：0.04g/L，NaHCO₃：0.04g/L，NaCl：5g/L，L-cysteine： 0.25g/L；温度：30℃；PH：6.3(±0.2)。