丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的任务书.docx

丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的任务书
任务书
一、研究背景
丙酮丁醇是一种常用的工业化合物，在有机合成、涂料、粘合剂、塑料等领域有广泛的应用。目前，合成丙酮丁醇的主要方法是通过石油化工路线进行生产，但这种方法存在能源消耗大、环境污染等缺点。因此，利用微生物发酵生产丙酮丁醇成为一种新的绿色生产途径。目前的发酵菌株普遍存在生产丙酮丁醇低产和低效率的问题，因此对于丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的需求也越来越迫切。
二、研究内容
1.丙酮丁醇高产菌株选育
根据已有文献和实验室的先前研究，从天然微生物资源中筛选出合适的菌株，分别进行在发酵培养基中培养和初步鉴定。通过优化菌株的发酵条件，如发酵培养基、氧气传递速率、温度、pH等条件，实现丙酮丁醇高产的目标。
2.发酵工艺研究
本研究的主要目的是发掘对丙酮丁醇发酵产物筛选，结合预处理、发酵调控、浸提等一系列工艺，探索出高效可行的丙酮丁醇菌株育种及发酵技术。
（1）菌量发展阶段培养：选代的菌株进行预培养，培育出适合开展比例发酵的菌苗。在掌握菌苗数量和质量的前提下，开展后续的实验。
（2）发酵罐密闭环境下的比例发酵：根据第一阶段获得得培养物，选取和筛选出菌落大小均匀，发展和增殖速度合适，消化能量转化效率高的细胞菌落为核心的菌群。
（3）浸提分离丙酮丁醇：单独取一部分得发酵物经无水乙醇和二甲基苯等不同溶剂萃取后，获得相应的蒸馏酯和油溶性产品，经液相色谱、质谱等分析手段分离结构的丙酮丁醇组分。
（4）晶化分离：对浸提得丙酮丁醇产品进行晶体化分离，以获得高纯度的丙酮丁醇产品。
3.发酵菌株的鉴定和分析
对经筛选出的丙酮丁醇高产菌株进行形态学、生化学和分子生物学鉴定。分析细胞代谢和丙酮丁醇合成的代谢途径、代谢物积累规律、对生长条件的响应、耐受环境适应性等方面的基本特性。分析丙酮丁醇合成的关键限速步骤，为后续菌株改造和发酵调控提供科学依据。
三、研究计划
1.资料调研和预备工作（2个月）
对相关文献材料进行搜集、整合和分析，了解当前丙酮丁醇的生产途径和关键技术的研究状况，以上手常规培养、筛选菌株及与实验相关设备的采购等预备工作。
2.丙酮丁醇高产菌株选育和筛选（4个月）
初始化菌株，根据优化培养条件、筛选培养物，到实验室室规模生产丙酮丁醇
3.发酵菌株育种和技术开发（8个月）
选定出较为优秀的菌株，对其进行相应改良和培育，优化发酵技术参数，探究丙酮丁醇高产菌株的培养技术和发酵工艺，构建相应的产酮基因组，并对酶的基因组进行分子定位、基因克隆，分子重组等技术探究。
4.结果分析和报告撰写（2个月）
对实验的结果进行统计、分析和总结，并撰写论文和相关报告，提交实验计划考核委员会。
四、研究条件和要求
1.实验地点：实验室
2.实验设备：发酵罐、搅拌器、恒温恒湿培养箱、微生物培养鉴定、薄层层析膜扫描器等设备。
3.实验条件：温度、pH、光照等环境条件通过控制相应的仪器来进行控制、调节。
4.实验要求：严格遵守实验室安全规章制度，实验操作要严谨，保证实验结果的可靠性和准确性。
五、成果要求
1.发表高水平的论文，或申请相关专利。
2.本计划的研究成果应符合环保、经济、科技发展方向。
3.研究成果能够为推动丙酮丁醇生产的健康发展做出积极贡献。
以上是本次任务书的具体内容和要求，将会根据实验过程和情况逐步修订完善，希望大家积极展开工作。