【摘要】：丁醇是一种是重要的化工原料,可用于合成多种化工产品,同时也是极具潜力的生物燃料。丙酮-丁醇发酵工艺受丁醇毒性的限制,具有转化率低、生产强度低、产量低等缺点。本研究以Clostridium saccharobutylicum DSM 13864为研究菌株,提取了其基因组进行了全基因组测序,建立了以砖块作为固定化材料并结合气提策略的发酵工艺以提高丁醇的得率和生产率。经全基因组测序,全基因组大小为4.97 Mbp,GC含量为28.38%,全基因组共预测出4,472个基因。通过与NCBI的NR数据库比对,其中3,299个基因有明确功能。3,141个蛋白具有COG分类,其中21.82%蛋白与Clostridium MBC34-26匹配,比例最高。通过KEGG数据库构建1,596组代谢通路。以上基因组信息为基于C.saccharobutylicum的代谢工程改造和菌株构建工作提供了明确的遗传背景。通过细菌吸附有机溶剂法检测出对数期和稳定期的细胞对不同溶剂的附着力,结果表明菌体均表现出电子供体特性,强碱弱酸特征较为显著,且以稳定期菌体更为明显;并且两个时期的菌体都具有强烈的亲水性。另外通过电泳迁移率检测菌体的等电点在p H 3左右,并当环境p H高于3时,菌体带负电。这些理化特性都有利于菌体与亲水载体砖块吸附。摇瓶发酵实验中,在150 m L葡萄糖培养基加入60 g 5~8目砖块,然后接种发酵48 h后,丁醇和总溶剂达到最高,分别为11.1 g·L-1和16.0 g·L-1,相比悬浮细胞发酵分别提高了15.6%和17.6%。电镜照片显示砖块的褶皱表面已被菌体所覆盖,吸附效果明显。进行了10个批次,共480小时的稳定性实验,丁醇和总溶剂浓度一直分别保持在10 g·L-1和15 g·L-1以上,表明吸附于砖块表面的菌体在发酵液的更换过程中能始终保持活性。在3-L发酵罐发酵实验中,当发酵液通过外置循环流速为1.1 g·g-1。丁醇和总溶剂得率相比不带固定化和气提的对照组提高了15.06%和8.49%。