丙酮丁醇發(fā)酵的研究進(jìn)展及其高產(chǎn)策略[2]

1、化 工 進(jìn) 展2007年第26卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1727·丙酮丁醇發(fā)酵的研究進(jìn)展及其高產(chǎn)策略靳孝慶，王桂蘭，何冰芳（南京工業(yè)大學(xué)制藥與生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210009）摘 要：從代謝機(jī)理的闡明、生產(chǎn)菌種的改良和發(fā)酵工藝的改進(jìn)3個(gè)方面綜述了丙酮丁醇發(fā)酵近年來的研究進(jìn)展。針對(duì)丙酮丁醇發(fā)酵工藝中存在的問題，提出高丁醇耐受性菌種的選育、高丁醇比例菌種的選育、發(fā)酵細(xì)胞的高效利用、發(fā)酵與高效低能耗分離工藝的耦合等高產(chǎn)策略。關(guān)鍵詞：丙酮丁醇發(fā)酵；Clostridium；丁醇耐受性；菌種選育；發(fā)酵與分離

2、耦合中圖分類號(hào)：TQ 223.12+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10006613（2007）12172706Research progress and high yield strategy of acetone-butanol fermentationJIN Xiaoqing，WANG Guilan，HE Bingfang（College of Life Science and Pharmaceutical Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，Jiangsu，China）Abstract：Acetone-b

3、utanol fermentation is one of the thriving industrial fermentation processes. Its decline since the 1950s was caused by the availability of much cheaper feed stocks for chemical solvent synthesis in the petrochemical industry. With the exhaustion of petrochemical resources，acetone-butanol fermentati

4、on displays great economic benefits and strategic significance. In this paper，the recent research progress in acetone-butanol fermentation is reviewed in detail，including metabolic mechanism，improvement of producing strains and development of fermentation process. High yield strategies are presented

5、 to resolve the existing problems in acetone-butanol fermentation，such as screening high butanol-tolerance strains，screening producing strains with high proportion of butanol，high efficiency utilization of solvent-producing cells and coupling fermentation with efficient separation process with low e

6、nergy consumption.Key words：acetone-butanol fermentation；Clostridium；butanol tolerance；breeding；fermentation process coupled with separation丙酮丁醇是優(yōu)良的有機(jī)溶劑和重要的化工原的改進(jìn)已經(jīng)取得較大的進(jìn)步7。本文從代謝機(jī)理的闡料，廣泛應(yīng)用于化工、塑料、有機(jī)合成、油漆等工明、生產(chǎn)菌種的改良和發(fā)酵工藝的改進(jìn)綜述了丙酮丁業(yè)1-2。丁醇作為燃料，其熱值和汽油相當(dāng)，遠(yuǎn)高于醇發(fā)酵近年來的研究進(jìn)展，并針對(duì)丙酮丁醇發(fā)酵自身存在的問題，提出了丙酮丁醇發(fā)酵的高產(chǎn)策略。 乙醇，隨

7、著石油資源的匱乏，丁醇顯示出在能源方面的實(shí)用價(jià)值3。 1 代謝機(jī)理的闡明 丙酮丁醇發(fā)酵是一項(xiàng)傳統(tǒng)的大宗發(fā)酵，曾是僅次于酒精發(fā)酵的世界第二大發(fā)酵過程4。我國從建國初丙酮丁醇發(fā)酵已被闡明為產(chǎn)酸期和產(chǎn)溶劑期兩期開始利用玉米粉進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)，個(gè)階段，其代謝途徑如圖1所示。在發(fā)酵初期，產(chǎn)同時(shí)也形成了穩(wěn)定的發(fā)酵工藝1。由于石化工業(yè)的發(fā)收稿日期 20070715；修改稿日期 20070904。 展，丙酮丁醇發(fā)酵逐漸衰退5。但是隨著石化資源的基金項(xiàng)目 國家重大基礎(chǔ)研究“973”項(xiàng)目（2003CB716004）及國家博士點(diǎn)專項(xiàng)基金項(xiàng)目（20040291007）。 耗竭和溫室效應(yīng)等環(huán)境問題的日益突出

8、，利用可再生第一作者簡介 靳孝慶（1981），男，碩士研究生。Email資源生產(chǎn)化工原料和能源物質(zhì)受到高度重視6。丙酮xiaoqing5182001。聯(lián)系人 何冰芳，教授，博士生導(dǎo)師。電丁醇發(fā)酵重新顯示出競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，菌種選育和發(fā)酵工藝話 02583587336；Email bingfanghe。·1728·化 工 進(jìn) 展 2007年第26卷生大量的有機(jī)酸（乙酸、丁酸等），pH值迅速下降，此時(shí)有較多的CO2和H2產(chǎn)生。當(dāng)酸度達(dá)到一定值后，進(jìn)入產(chǎn)溶劑期，此時(shí)有機(jī)酸被還原，產(chǎn)生大量的溶劑（丙酮、丁醇、乙醇等），也有部分CO2和H2產(chǎn)生1。 1.1 產(chǎn)酸期葡萄糖是丙酮丁醇菌容易利用的

9、糖類，經(jīng)過糖酵解（EMP）途徑產(chǎn)生丙酮酸。五碳糖也可以被丙酮丁醇菌利用，通過磷酸戊糖途徑（HMP），轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，進(jìn)入EMP途徑。丙酮酸和CoA在丙酮酸-鐵氧還蛋白氧化還原酶的作用下生成乙酰-CoA，同時(shí)產(chǎn)生CO2。鐵氧還蛋白通過NADH/NADPH鐵氧還蛋白氧化還原酶及氫酶和此過程耦合，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)電子的分配和NAD的乳 乙 丙 乙 醇5丁 醇圖1 丙酮丁醇發(fā)酵代謝途徑酶代號(hào)：a3-磷酸甘油醛脫氫酶；b丙酮酸-鐵氧還蛋白氧化還原酶；cNADH-鐵氧還蛋白氧化還原酶；dNADPH-鐵氧還蛋白氧化還原酶；eNADH-紅素氧還蛋白氧化還原酶；f氫酶；g磷酸?；D(zhuǎn)移酶；h乙酸激酶

10、；i硫激酶；j3-羥基丁酰-CoA脫氫酶；k巴豆酸酶；l丁酰-CoA脫氫酶；m磷酸丁酰轉(zhuǎn)移酶；n丁酸激酶；o乙醛脫氫酶；p乙醇脫氫酶；q丁醛脫氫酶；r丁醇脫氫酶；s乙酰乙酰-CoA乙酸/丁酸CoA轉(zhuǎn)移酶；t乙酰乙酸脫羧酶；u葡萄糖磷酸變位酶；vADP-葡萄糖焦磷酸化酶；w淀粉糖合成酶；x淀粉糖磷酸化酶。第12期 靳孝慶等：丙酮丁醇發(fā)酵的研究進(jìn)展及其高產(chǎn)策略 ·1729·種，以期大大降低生產(chǎn)成本。誘變育種是目前丙酮氧化還原，同時(shí)產(chǎn)生丁醇發(fā)酵育種中廣泛應(yīng)用的菌種選育手段。山西大乙酸和丁酸都由乙酰-CoA轉(zhuǎn)化而來。在乙酸的學(xué)顏敘秀10采用紫外線誘變處理，篩選到代謝產(chǎn)物形成過程中，

11、磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶（PTA）催化乙酰-CoA生成?；姿狨ィ又谝宜峒っ福ˋK）的催化下提高、穩(wěn)定性好的菌種，總?cè)軇┍瘸霭l(fā)菌株提高約生成乙酸。丁酸的形成較復(fù)雜，乙酰-CoA在硫激酶、36%。上海植物生理研究所張益棻等11用亞硝基胍和甲基磺酸乙酯先后處理，篩選到高丁醇比例的丙3-羥基丁酰-CoA脫氫酶、巴豆酶和丁酰-CoA脫氫酮丁醇梭菌，百噸發(fā)酵罐試驗(yàn)中，丁醇比例達(dá)到酶4種酶的催化下生成丁酰-CoA，然后經(jīng)磷酸丁酰71.9%，比原始菌株高10%左右。Annous等12用亞轉(zhuǎn)移酶（PTB）催化生成丁酰磷酸鹽，最后丁酰磷硝基胍做誘變劑，以葡萄糖的類似物2-脫氧葡萄糖酸鹽經(jīng)丁酸激酶去磷酸化，生成丁酸8。

12、作為抗代謝阻遏物篩選得到有很高淀粉酶活性的1.2 產(chǎn)溶劑期Clostridium acetobutylicum BA 101，其間歇發(fā)酵的丁溶劑產(chǎn)生的開始涉及碳代謝由產(chǎn)酸途徑向產(chǎn)溶醇含量可以達(dá)到19 g/L，比出發(fā)菌株提高約100%。 劑途徑的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變機(jī)制目前尚未研究透徹。自20世紀(jì)80年代起，原生質(zhì)體融合選育丙酮早期的研究認(rèn)為，這種轉(zhuǎn)變和pH值的降低以及酸的積累是密不可分的。在產(chǎn)酸期產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，丁醇菌的相關(guān)研究開始興起，Reilly等13研究了不利于細(xì)胞生長，所以產(chǎn)溶劑期的酸利用被認(rèn)為是Clostridium acetobutylicum的原生質(zhì)體的制備和再一種減毒作用。但是pH

13、值的降低以及酸的積累并生，在梭菌基本培養(yǎng)基（CBM）中添加0.4甘氨不是產(chǎn)酸期向產(chǎn)溶劑期轉(zhuǎn)變的必要條件5。 酸有利于菌體原生質(zhì)體的制備，添加Ca2、Mg2可以提高原生質(zhì)體的穩(wěn)定性，在CBM培養(yǎng)基中添乙酰乙酰-CoA乙酸/丁酸CoA轉(zhuǎn)移酶是溶劑形成途徑中的關(guān)鍵酶之一，有廣泛的羧酸特異性，加水解酪蛋白或者丙酮丁醇菌自溶物，可以提高再能催化乙酸或者丁酸的CoA轉(zhuǎn)移反應(yīng)。乙酰乙 生率。這為利用原生質(zhì)體融合技術(shù)選育丙酮丁醇生產(chǎn)菌種奠定了一定的基礎(chǔ)。 酰-CoA轉(zhuǎn)移酶在轉(zhuǎn)化乙酰乙酰-CoA為乙酰乙酸的過程中可以利用乙酸或丁酸作為CoA接受體，而乙利用基因工程的手段進(jìn)行菌種的改造，已成為酰乙酸脫羧形成丙酮。

14、乙酸和丁酸在乙酰乙 當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。Mermelstein等14構(gòu)建了含有基因酰-CoA乙酸/丁酸CoA轉(zhuǎn)移酶的催化下重利adc（乙酰乙酸脫羧酶）、ctf A（CoA轉(zhuǎn)移酶A）、 用，分別生成乙酰-CoA和丁酰-CoA。丁酰-CoA經(jīng)ctf B（CoA轉(zhuǎn)移酶B）的質(zhì)粒p FNK6，轉(zhuǎn)化過兩步還原生成丁醇。乙酸和丁酸的重利用通過乙Clostridium acetobutylicum ATCC 824后，丙酮、丁酰乙酰-CoA乙酸/丁酸CoA轉(zhuǎn)移酶直接和丙酮醇和乙醇的產(chǎn)量分別提高了95%、37%和90%，而的產(chǎn)生結(jié)合，因此在一般的間歇發(fā)酵中不可能只得且轉(zhuǎn)化菌株更加穩(wěn)定。Lourdes等15將Clo

15、stridiumacetobutylicum ATCC 824中編碼乙酰乙酸脫羧酶基到丁醇而不產(chǎn)生丙酮5。因adc、CoA轉(zhuǎn)移酶基因ctfAB和硫激酶基因thl2 生產(chǎn)菌種的改良 構(gòu)建到載體pACT中，轉(zhuǎn)化Escherichia coli后，其丙酮丁醇發(fā)酵工業(yè)中的菌種主要是梭狀芽孢桿丙酮產(chǎn)量和野生型Clostridium acetobutylicum相當(dāng)，菌屬（Clostridium），統(tǒng)稱丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌，簡甚至超過野生型Clostridium acetobutylicum。Kim 稱丙丁菌。按照發(fā)酵底物的嗜好性不同可以分為兩大等16將Clostridium cellulorans 的內(nèi)

16、切葡聚糖酶基類，一類是發(fā)酵淀粉的，如Clostridium acetobutylicum 因eng B導(dǎo)入Clostridium beijerinckii中，其內(nèi)切葡ATCC 824和Clostridium acetobutylicum DSM 1731；聚糖酶活力比原始菌種提高了4倍，這對(duì)丙酮丁醇另一類是發(fā)酵糖蜜的，如Clostridium beijerinckii、發(fā)酵中纖維素的利用具有很重要的意義。 Clostridium acetobutylicum NCIMB 8052和Clostridium 3 發(fā)酵工藝的改進(jìn) saccharoperbutylacetom N1-49。丙酮丁醇發(fā)酵

17、一度衰落，其原因除了石化工業(yè)傳統(tǒng)的丙酮丁醇發(fā)酵主要以間歇發(fā)酵和蒸餾提的迅速發(fā)展外，還有該工藝自身的弱點(diǎn)。產(chǎn)物丁醇取的方式進(jìn)行，目前產(chǎn)量一般只有1518 g/L。以對(duì)細(xì)胞的毒性限制了總?cè)軇┙K濃度，導(dǎo)致后續(xù)成本該生產(chǎn)方式，丙酮丁醇的產(chǎn)量只有達(dá)到2228 g/L較高，難以和化學(xué)合成法相競(jìng)爭(zhēng)，所以菌種改良的才能夠有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力17。目前，較低的產(chǎn)物濃度導(dǎo)目標(biāo)就是選育高丁醇耐受性、高丁醇比例的高產(chǎn)菌致后續(xù)分離提取占總成本的大部分，所以開發(fā)低能H25。·1730·化 工 進(jìn) 展 2007年第26卷耗的發(fā)酵與提取工藝對(duì)增強(qiáng)丙酮丁醇發(fā)酵的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力是至關(guān)重要的7。丙酮丁醇發(fā)酵的生產(chǎn)工藝改進(jìn)主

18、要有4個(gè)方面：萃取發(fā)酵、氣提發(fā)酵、滲透蒸發(fā)和廉價(jià)原料發(fā)酵。 3.1 萃取發(fā)酵萃取發(fā)酵是采用萃取和發(fā)酵相結(jié)合的方法，利用萃取劑將代謝產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來，控制發(fā)酵液中丁醇的濃度小于其對(duì)微生物生長的抑制濃度，減輕或消除產(chǎn)物抑制18。萃取發(fā)酵的關(guān)鍵是選擇優(yōu)良的萃取劑。浙江大學(xué)楊立榮等18從13種有機(jī)物對(duì)Clostridium acetobutylicum的毒性以及它們的物理性質(zhì)出發(fā)，選出了油醇和混合醇（油醇和硬脂醇的混合物）作為丙酮丁醇發(fā)酵的萃取劑，當(dāng)初始葡萄糖濃度為110 g/L時(shí)，發(fā)酵后折合水相總?cè)軇舛冗_(dá)到33.63 g/L，葡萄糖的利用率達(dá)到98.00%。江南大學(xué)胡翠英等19以4種生物柴油

19、作為萃取劑，進(jìn)行了丙酮丁醇萃取發(fā)酵研究，丁醇的生產(chǎn)強(qiáng)度最高可以達(dá)到0.213 g/(L·h)，比對(duì)照提高了10.9%。Ishizaki等20以甲基化的天然棕櫚油為萃取劑進(jìn)行丙酮丁醇萃取發(fā)酵，結(jié)果47%左右的溶劑被萃取到棕櫚油層中，葡萄糖的消耗率由62%提高到83%，丁醇產(chǎn)量由15.4 g/L提高到20.9 g/L。 3.2 氣提法氣提法的原理是在一定溫度的稀釋液中，通入恒定流速的惰性氣體時(shí)，溶液組分被氣提到氣相中，從而達(dá)到發(fā)酵產(chǎn)物的及時(shí)分離21。Qureshi等22報(bào)道在間歇發(fā)酵中，氣提發(fā)酵可以利用199 g/L的葡萄糖，產(chǎn)生69.7 g/L的總?cè)軇h(yuǎn)遠(yuǎn)高于非氣提發(fā)酵。Ezeji等

20、23研究了氣提分離工藝對(duì)丙酮丁醇發(fā)酵的影響，該工藝和間歇發(fā)酵相比，溶劑產(chǎn)率和產(chǎn)量分別提高200%和118%。以H2和CO2為載氣，采用半連續(xù)發(fā)酵和氣提產(chǎn)物回收耦聯(lián)的工藝，發(fā)酵201 h，溶劑產(chǎn)率提高400%，總?cè)軇┊a(chǎn)量可以達(dá)到232.8 g/L4。 3.3 滲透蒸發(fā)滲透蒸發(fā)是利用膜對(duì)液體混合物中組分的溶解與擴(kuò)散性能不同，在膜兩側(cè)組分的蒸汽分壓差作用下，對(duì)液體混合物進(jìn)行部分蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)其分離的一種膜分離技術(shù)24。由于滲透蒸發(fā)的高分離效率和低能耗的特點(diǎn)，使得它在丙酮丁醇發(fā)酵中有廣闊的發(fā)展前景。滲透蒸發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的膜，以期達(dá)到最佳的分離效果。Qureshi等25合成了一種硅樹脂-硅質(zhì)巖膜

21、，大大提高了對(duì)丁醇的流動(dòng)性和選擇性。Liu等26使用聚合膜PEBA2533進(jìn)行了滲透蒸發(fā)分離丙酮丁醇乙醇的研究，證明了該膜有很大的應(yīng)用前景。3.4 使用廉價(jià)原料廉價(jià)原料用于丙酮丁醇發(fā)酵可以大大降低生產(chǎn)成本。丙丁菌可直接有效利用玉米等淀粉物質(zhì)或糖蜜等原料，但這些原料的成本相對(duì)比較高。纖維素類、剩余農(nóng)副產(chǎn)品、生活垃圾等原料已是丙酮丁醇發(fā)酵廉價(jià)原料開發(fā)的熱點(diǎn)。Jesse等27以Clostridium beijerinckii BA101為生產(chǎn)菌種，以壓榨花生和農(nóng)業(yè)廢棄物為主要發(fā)酵底物進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵，總?cè)軇┊a(chǎn)量分別達(dá)到21.7 g/L和14.8 g/L。荷蘭學(xué)者以城市垃圾（DOW）作為底物進(jìn)行丙酮丁

22、醇發(fā)酵，在含10% DOW而不添加任何其它營養(yǎng)物質(zhì)的情況下每100 g DOW可以產(chǎn)生4 g總?cè)軇?，?dāng)添加一定廉價(jià)的纖維素和葡萄糖苷酶時(shí)，產(chǎn)量可以達(dá)到7.5 g28。Kobayashi等29在富含有機(jī)質(zhì)的活性污泥中添加葡萄糖，以Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4為生產(chǎn)菌種進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵，丁醇終濃度可以達(dá)到9.3 g/L。這些研究為丙丁菌的廉價(jià)底物發(fā)酵奠定了一定的基礎(chǔ)，但其溶劑終濃度較低，尚缺乏實(shí)際產(chǎn)業(yè)化的意義。4 影響丙酮丁醇發(fā)酵的因素丙酮丁醇發(fā)酵經(jīng)歷了由盛而衰的發(fā)展過程。影響丙酮丁醇發(fā)酵發(fā)展的因素主要有以下幾個(gè)方面。（1）溶劑的終濃度低。

23、一般發(fā)酵后總?cè)軇┑馁|(zhì)量濃度在1518 g/L，因此產(chǎn)品分離的成本占總成本很大的比例17。（2）丁醇對(duì)菌種的毒性大。由于丁醇對(duì)細(xì)胞的毒性，當(dāng)發(fā)酵液中丁醇的質(zhì)量濃度達(dá)到11 g/L時(shí)，50%左右的微生物因受丁醇的抑制而不能生長，從而影響了最終的溶劑濃度30。（3）溶劑產(chǎn)率（單位質(zhì)量的原料產(chǎn)生的總?cè)軇┵|(zhì)量）低。以玉米原料為例，總?cè)軇┊a(chǎn)率一般只有30%左右1，這樣低的溶劑產(chǎn)率使得發(fā)酵法在和化學(xué)法競(jìng)爭(zhēng)時(shí)處于劣勢(shì)。（4）產(chǎn)物比例不符合需要。一般丙酮丁醇發(fā)酵中，產(chǎn)物丙酮、丁醇、乙醇的比例大概為3615，而實(shí)際上需要更高比例的丁醇。（5）發(fā)酵原料價(jià)格較高。目前丙酮丁醇發(fā)酵最常用的原料是玉米和糖蜜，而這些原料的

24、價(jià)格相對(duì)較高，使得生產(chǎn)成本較高。5 丙酮丁醇發(fā)酵的高產(chǎn)策略以玉米或糖蜜為原料的間歇丙酮丁醇發(fā)酵工藝在我國以及許多其它國家已使用了幾十年，和石油化工的合成工藝相比已缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。而石化資源的第12期 靳孝慶等：丙酮丁醇發(fā)酵的研究進(jìn)展及其高產(chǎn)策略 ·1731·匱乏推動(dòng)了丙酮丁醇發(fā)酵的復(fù)興。丙酮丁醇發(fā)酵復(fù)興的決定性因素是溶劑產(chǎn)率、生產(chǎn)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本特別是產(chǎn)物分離成本。圍繞這3個(gè)決定性因素，提出丙酮丁醇發(fā)酵的高產(chǎn)策略。（1）高丁醇耐受性菌種的選育。由于丁醇對(duì)細(xì)胞的毒性，發(fā)酵液中丁醇的含量難以達(dá)到較高的濃度，這大大影響了溶劑產(chǎn)率。提高菌種對(duì)丁醇的耐受性，是間歇發(fā)酵提高溶劑產(chǎn)率的先決條件

25、。然而，由于丁醇對(duì)細(xì)胞毒性的復(fù)雜性，篩選耐丁醇的高產(chǎn)菌難度極高，目前幾乎沒有成功的例子。Zhou等31報(bào)道，細(xì)胞自溶素活性的降低可以增加細(xì)胞對(duì)丁醇的耐受性。他們用氯霉素處理菌種，使得自溶素的活性降低40%，丁醇的產(chǎn)量提高了30%。作者認(rèn)為，原生質(zhì)體融合是一種提高菌種對(duì)丁醇耐受性的好方法，將高耐受丁醇的菌和丙丁菌進(jìn)行融合，理論上可能篩選到高丁醇耐受性的高產(chǎn)菌種。（2）高丁醇比例菌種的選育。一般丙酮丁醇發(fā)酵中，產(chǎn)物丙酮、丁醇、乙醇的比例大概為361，而實(shí)際上需要更高比例的有更廣泛用途的丁醇。隨著基因工程及代謝工程的發(fā)展，人們可以在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡明代謝過程的限速酶，解除代謝過程中可能存在的

26、產(chǎn)物或者中間產(chǎn)物的抑制，從而使得丙酮丁醇發(fā)酵快速高效的進(jìn)行。 強(qiáng)化丁醇生產(chǎn)中的關(guān)鍵酶，如乙酰乙酰-CoA乙酸/丁酸CoA轉(zhuǎn)移酶、丁醛脫氫酶等，加強(qiáng)丁醇的生成代謝，是提高丁醇比例的較好方法。另外，通過乙醛脫氫酶基因的敲出，切斷乙醇生成代謝，減少乙酰-CoA的消耗，是提高丁醇比例的間接途徑。（3）發(fā)酵細(xì)胞的高效利用。由于丁醇對(duì)細(xì)胞的毒性，現(xiàn)有的間歇發(fā)酵工藝中細(xì)胞的利用率較低?？梢酝ㄟ^開發(fā)連續(xù)發(fā)酵工藝，如多級(jí)連續(xù)發(fā)酵32、固定化發(fā)酵3334、細(xì)胞循環(huán)高密度發(fā)酵35，大大提高細(xì)胞的利用率。（4）發(fā)酵與高效低能耗分離工藝的耦合。傳統(tǒng)的丙酮丁醇發(fā)酵生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離一般采用蒸餾，而這需要消耗大量的能量，生

27、產(chǎn)成本較高。若能夠開發(fā)新型節(jié)能的生產(chǎn)工藝，必將大大降低生產(chǎn)成本。原位萃取、氣提和滲透蒸發(fā)等分離技術(shù)在丙酮丁醇發(fā)酵中的應(yīng)用可以大大降低產(chǎn)物分離過程中的能耗，特別是膜分離工藝與發(fā)酵過程的耦合，必將極大的提高丙酮丁醇發(fā)酵的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。參 考 文 獻(xiàn)1 陳陶聲，陸祖祺.發(fā)酵法丙酮丁醇生產(chǎn)技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.2 沈佩芝，任誠.丁醇、辛醇生產(chǎn)技術(shù)與市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)J.化工進(jìn)展，2005，24(2)：216-220. 3 http：/4 Ezeji T C，Qureshi N，Blaschek H P. Acetone butanol ethanol (ABE)production from

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