[发明专利]一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌及其应用

说明书

本发明公开了一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌及其应用，其分类命名为丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）,菌株号为LY4，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为（CCTCC M 20191081）。菌株LY4在4‑8天时间可基本利用50 g/L的葡萄糖和木糖的混糖（混合比例1：1），不存在CCR效应。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一株可以共利用葡萄糖和木糖的丙酮丁醇梭菌。

背景技术

正丁醇一种无色、有酒气味的液体，沸点117.7℃，稍溶于水,是多种涂料的溶剂和制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（见邻苯二甲酸酯）的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂，还用于制造表面活性剂。丁醇因其优越的燃烧性能成为目前最具研发前景的生物燃料之一。作为燃料，丁醇具有能量密度大，可直接用于内燃机，运输方便等优点。在能源危机日益严峻的今天，丁醇作为燃料有着广阔的发展前景。

目前，丁醇主要通过化学法合成，随着石油资源加速枯竭和价格飞涨，发酵法生产丁醇受到广泛重视。传统发酵法生成丁醇主要以粮食和或其他淀粉质农副产品为原料，但这些原料成本较高，同时会出现与民争粮的问题。

近年来，国内外对木质纤维素为原料发酵产丁醇的研究很多。木质纤维原料中的六碳糖主要是葡萄糖(纤维素的主要组分)，五碳糖主要是木糖以及阿拉伯糖(半纤维素的主要组分)。其中，葡萄糖是最主要成分，其次为木糖，阿拉伯糖的含量较少。微生物在利用复杂碳源过程中普遍存在CCR（Carbon catabolite repression）效应，即速效碳源的快速利用对非速效碳源的代谢产生抑制作用。这一现象在产溶剂梭菌发酵木质纤维素水解液过程中同样存在。换言之，水解液中同时存在的葡萄糖抑制了细胞对其他糖源(木糖、阿拉伯糖等五碳糖)的有效利用，降低了物料转化效率和发酵的经济性。因此，解除产溶剂梭菌中的CCR效应、实现其对五碳糖和六碳糖的同等利用是利用木质纤维素为底物进行发酵的重要问题。共用五碳糖和六碳糖是提高丙酮丁醇菌株发酵效率的一个关键科学问题。

发明内容

发明目的：为了解决现有丙酮丁醇梭菌中的CCR效应，本发明提供了一种丙酮丁醇梭菌，本发明进一步提供了丙酮丁醇梭菌在发酵生产丁醇中的应用。

技术方案：本发明所述一种丙酮丁醇梭菌，其分类命名为丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）LY4,已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏时间为2019年12月20日，保藏编号为CCTCC M 20191081，保藏地址为中国湖北省武汉市武昌区珞珈山路16号武汉大学.邮编430072。

该菌株是发明人于2018年9月11日对南京工业大学镜湖土壤进行筛选，用葡萄糖和木糖混糖为底物添加到培养基中进行筛选，在平板上划线纯化5-7代，筛选出能够利用葡萄糖和木糖混糖的菌株，并对筛选到的菌株进行厌氧培养，并用液相检测每天对葡萄糖、木糖的消耗情况。

LY4生长及代谢特性：菌株LY4可以在37℃很好的生长，在pH5.0-6.0下生长良好。

菌株特征：一种革兰染色阳性菌、细胞呈梭状、细胞大小(0.6-0.9) μ m* (2.4-4.7) μ m, 常含细菌淀粉粒, 以周生鞭毛运动，表面菌落圆形、突起, 直径3-5mm。

菌株LY4的16S rDNA的核酸序列如序列表中SEQ ID NO:1所示。

本发明进一步提供了丙酮丁醇梭菌LY4在发酵生产丁醇中的应用。

优选地，丙酮丁醇梭菌LY4共利用葡萄糖和木糖作为碳源，发酵生产丁醇。