專利名稱：一株嗜熱厭氧菌株及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種嗜熱厭氧菌株及其應(yīng)用，屬于應(yīng)用微生物領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木質(zhì)纖維素是植物細(xì)胞壁的主要組成成分，包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。一般木材中，纖維素占40 50%，半纖維素占10 30%，木質(zhì)素占20 30%。目前，這些可再生的木質(zhì)纖維素絕大部分尚未得到有效的利用，而且因焚燒，丟棄等不合理的處理造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中擁有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，即可以減少環(huán)境的污染和(X)2的排放量，又可以降低生產(chǎn)成本。與目前巴西，美國(guó)等普遍采用的以玉米等糧食作物為主的乙醇生產(chǎn)相比，以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇還具有“不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地”的優(yōu)點(diǎn)。木質(zhì)纖維素乙醇實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的最大障礙是其生產(chǎn)成本高，而使成本過(guò)高的原因除預(yù)處理成本過(guò)高之外，還有以下三個(gè)主要原因(1)纖維素酶成本過(guò)高。與糧食乙醇相比，木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇中纖維素酶的成本占到了 30%-50%，而糧食生產(chǎn)乙醇中的淀粉酶成本只有8%; (2)缺乏能夠高效利用戊糖(C5糖)的發(fā)酵菌株。同纖維素相比，半纖維素更容易被水解，而其含量?jī)H次于纖維素。而半纖維素水解產(chǎn)生的木糖、阿拉伯糖等戊糖不僅不能被傳統(tǒng)的釀酒酵母、Saccharomyces cerevisiae)和運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、Zy_onas mobilis) 所利用，而且抑制它們的生長(zhǎng)，從而降低了原料的乙醇轉(zhuǎn)化率。因此，選育高效利用戊糖生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵菌株也是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)關(guān)鍵。(3)到目前為止，所有用于工業(yè)生產(chǎn)乙醇的代謝工程菌僅限于革蘭氏陽(yáng)性，中溫專性厭氧菌，而利用中溫厭氧菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，發(fā)酵屬于放熱過(guò)程，造成發(fā)酵體系溫度升高，影響細(xì)胞本身正常生理活動(dòng)。因此， 為了保持發(fā)酵菌的活性，需要給發(fā)酵罐配備冷卻裝置。同時(shí)，乙醇蒸餾回收需要在高溫條件下，又需要加熱，這些都增加了乙醇的成本。若在高溫下進(jìn)行發(fā)酵，就可以節(jié)約冷卻和加熱的成本。同時(shí)，高溫能有效的抑制雜菌生長(zhǎng)，提高乙醇得率。因此，開發(fā)能夠利用纖維素、半纖維素，以及纖維素、半纖維素的水解產(chǎn)物，在高溫下發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的菌株勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一株嗜熱厭氧菌株 Thermoanaerobacteriumsx>. Rxl，該菌株已于2011年4月5日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為=CCTCC NO =M 2011109。本發(fā)明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應(yīng)用在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中。本發(fā)明中所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇是利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、木聚糖、淀粉、果膠中一種或幾種任意混合發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。本發(fā)明中所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇是利用半纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。本發(fā)明提供的菌株能與C/osirii/i 腫菌進(jìn)行共培養(yǎng)，利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。本發(fā)明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應(yīng)用在利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)氫氣方面。本發(fā)明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應(yīng)用在對(duì)其進(jìn)行一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)基因的改造或外源基因的導(dǎo)入獲得突變株中。本發(fā)明中所述的嗜熱厭氧菌株 力acteri腫sp. Rxl主具有以下微生物學(xué)特征
本菌株分離及培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基采用改良的M640培養(yǎng)基(DSMZ)，命名為MM640，培養(yǎng)基組分如下=NH4Cl 0. 9g，MgCl2 · 6H20 0. 4g，KH2PO4 0. 75g，K2HPO4 1. 5g，蛋白胨 2g，酵母膏l(xiāng)g，F(xiàn)eCl3 · 6H20 2. 5mg,木糖IOg,半胱氨酸鹽酸鹽0. 75g，刃天青0. 5mg,微量元素溶液-SL-10 1ml，維生素溶液5ml (培養(yǎng)基滅菌后用0. 22水系膜過(guò)濾加入)，各組分溶解后定容至1000ml，培養(yǎng)基加熱從藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色后，采用銅柱除氧系統(tǒng)除氧，分裝到充滿氮?dú)獾暮嗵卦嚬苤校抗苎b5ml，12rC滅菌后備用。微量元素溶液-SL-10組分為HC1 (25%; 7. 7 Μ) 10ml，F(xiàn)eCl2 ·4Η20 1· 5 g，ZnCl2 70mg, MnCl2 · 4H20 IOOmg, H3BO3 6. 0 mg, CoCl2 · 6H20 190mg, CuCl2 · 2H20 2mg, NiCl2 · 6H20 24mg, Na2MoO4 · 2H20 36mg，首先將FeCl2溶解到HCl中，然后加入蒸餾水，再溶解其它鹽，定容至1000ml，備用。維生素溶液維生素H ang，葉酸ang，鹽酸吡哆辛10mg，鹽酸硫胺5mg，核黃素 5mg，煙酸5mg，D-泛酸鈣5mg，維生素B12 0. lmg，對(duì)氨基苯甲酸5mg，硫辛酸5mg，溶解后定容至1000ml，_20°C保存?zhèn)溆谩３郎囟?、pH實(shí)驗(yàn)之外的其它實(shí)驗(yàn)均在55°C，pH值7. 0的條件下培養(yǎng)，接種量均為洲，所有實(shí)驗(yàn)都設(shè)3組平行實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明中除特殊說(shuō)明外，鑒定菌株特性的培養(yǎng)基采用 MM640培養(yǎng)基(碳源為木糖)。1、形態(tài)學(xué)特征
本發(fā)明菌株Rxl是從云南省保山市溫泉泥水樣中分離篩選得到的，MM640培養(yǎng)基培養(yǎng)， 菌體為白色。相差顯微鏡觀察，細(xì)胞為桿狀，運(yùn)動(dòng)，在指數(shù)生長(zhǎng)期后期，穩(wěn)定期前期有芽孢形成。(見

圖1)
2、生理學(xué)特征
菌株Rxl為革蘭氏陽(yáng)性專性厭氧菌，生長(zhǎng)溫度范圍為38°C 68°C，最適生長(zhǎng)溫度為 50 55°C ；生長(zhǎng)的pH范圍為4. 5 8. 0，最適pH=7，氯化鈉的耐受濃度為3% ；硫代硫酸鈉被還原成硫儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)體外也有硫的存在(見圖2)，且胞外存在的硫與培養(yǎng)基中的氯化亞鐵反應(yīng)能生成黑色沉淀硫化亞鐵(見圖3)。硫酸鹽，亞硫酸鹽幾乎不影響Rxl的生長(zhǎng)， 還原產(chǎn)物都為硫化氫，而在硫存在的條件下，Rxl幾乎不生長(zhǎng)，但也檢測(cè)到硫化氫的產(chǎn)生。本發(fā)明中Thermoarmerobacterium sp. Rxl的碳源利用情況如下(見表1) 表1 本發(fā)明菌株的碳源利用結(jié)果
權(quán)利要求
1.一株嗜熱厭氧菌株 力acteriws sp. Rxl，其在中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心的保藏編號(hào)為CCTCC NO =M 2011109。
2.權(quán)利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中的應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嗜熱厭氧菌株在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中的應(yīng)用，其特征在于利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、木聚糖、淀粉、果膠、纖維二糖中一種或幾種發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嗜熱厭氧菌株嗜熱厭氧菌株在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中的應(yīng)用，其特征在于利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。
5.權(quán)利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)氫氣方面的應(yīng)用。
6.權(quán)利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在對(duì)其進(jìn)行一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)基因的改造或外源基因的導(dǎo)入獲得突變株中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開一株嗜熱厭氧菌株Thermoanaerobacteriumsp.Rx1，已保藏在中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏號(hào)CCTCCNOM2011109，本發(fā)明提供了該菌株的形態(tài)學(xué)及其生理生化特征，根據(jù)形態(tài)學(xué)、生理生化、G+C%含量和DNA-DNA雜交結(jié)果分析，Thermoanaerobacteriumsp.Rx1是Thermoanaerobacterium屬的一株新種，該菌株可以直接利用木聚糖、淀粉、果膠等多糖，以及葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、阿拉伯糖等來(lái)源于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的糖類及其甘露醇等醇類物質(zhì)，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為乙醇。其中，Rx1以40g/l的木聚糖為碳源進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液中乙醇產(chǎn)率最高，為66.61mM。
文檔編號(hào)C12R1/01GK102399734SQ20111042290
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者嚴(yán)金平, 伊日布斯, 孫煥民, 尚淑梅 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)