有机酸对Clostridium acetobutylicum合成丁醇的影响规律及其机制研究

丁醇发酵过程中添加适量的乙酸、丁酸等有机酸可促进产溶剂梭菌合成丁醇的能力，但其影响规律及其作用机制目前仍缺乏深入研究。本项目通过考察不同条件下添加有机酸对丙酮丁醇梭菌发酵动力学参数的影响及胞内代谢体系所产生的应答响应，探讨有机酸对丙酮丁醇梭菌合成丁醇的影响规律及作用机制。研究表明添加一定浓度的有机酸（乙酸和丁酸）可显著促进菌体的生长及溶剂的合成，相比之下，添加丁酸的促进作用强于添加乙酸的促进作用。动力学分析研究发现添加有机酸后不同pH条件下产物的合成代谢有所不同，发酵pH越高，越有利于有机酸的合成，反之，则越有利于溶剂的合成。在此基础上对代谢途径中关键酶活性及基因转录水平表达进行了分析，结果表明添加丁酸后辅酶A转移酶、乙酸激酶和丁酸激酶酶活性显著高于未添加丁酸对照组，特别是在发酵早期及生长稳定期；与酶活结果相一致，乙酸激酶编码基因ask、丁酸激酶编码基因buk和辅酶A转移酶编码基因ctfAB在添加丁酸的发酵过程中其转录水平都明显提高，尤其是辅酶A转移酶编码基因ctfAB的转录水平提高显著，说明添加有机酸可增强Clostridium acetobutylicum发酵强度，激活催化有机酸（乙酸、丁酸）吸收的辅酶A转移酶，这可能是导致添加有机酸后丁醇产量提高的重要原因。