一种微生物共培养制备生物质单体的系统的制作方法
【专利摘要】一种微生物共培养制备生物质单体的系统，包含了以生物质为底物，通过特殊设备过程调控实现生物质降解微生物与目标单体生成微生物共培养制备目标单体，其特征在于：使用瘤胃微生物与目标产物微生物共培养，通过调控可以原位分离产物的设备，实现瘤胃微生物与目标产物微生物的共生和高效率的目标产物的制备。
【专利说明】
一种微生物共培养制备生物质单体的系统
技术领域
[0001]本发明涉及生物质单体制备系统，尤其是涉及利用微生物共培养制备生物质单体的系统。【背景技术】
[0002]近年来，出现多种以非粮生物质为原料，利用生物方法制备生物质单体方法和系统。有的选择酶制剂糖化生物质后和酵母菌统合发酵，但是酶制剂成本过高。有的选择耗氧微生物和酵母菌统合发酵制备生物质乙醇，由于耗氧发酵产率较低。现有的微生物发酵制备生物质单体，还存在需要生物质灭菌，能耗巨大，发酵批次进行，发酵不能连续进行，拮抗作用明显，发酵效率较低等问题。
【发明内容】
[0003]发明的目的在于提供一种通过特殊设备过程调控实现瘤胃微生物与产生物质单体微生物共培养，通过调控可以原位分离产物的设备制备生物质单体，实现低成本，高效率的连续制备生物质单体的系统。
[0004]本发明所述的一种微生物共培养制备生物质单体的系统，包含了以生物质为底物，通过特殊设备过程调控实现生物质降解微生物与目标单体生成微生物共培养制备目标单体，所述的使用瘤胃微生物与目标产物微生物共培养，通过调控可以原位分离产物的设备制备目标单体。
[0005]所述的，瘤胃微生物采集前进行活体强化培养，选取反刍动物，选取准备利用的生物质为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养目标单体微生物，主要是产乙醇微生物，喂食实验动物一月以。
[0006]所述的，微生物纯化，采用负压胃管方法吸取取反刍动物瘤胃内容物，厌氧滚管， 纯化瘤胃微生物，在厌氧培养箱中构建小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃真菌放大培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养， 纯化的瘤胃微生物分别包括有纤维素分解菌有产琥珀酸拟杆菌(Fibrobacter succinogenes)、瘤胃菌(Ruminococcus)、溶纤维素丁酸弧菌(Buutyrivibr1 fibrisolvens)、梭菌(Clostridium);纤维分解真菌有Caecomyes单中心菌体，单鞭毛游动孢子，球状，分支的假根系统C.communis，C.equi ;Cyllamyces多中心菌体，多鞭毛游动孢子，球状，分支的孢子梗Cy.Aberensis ;Neocallimastix单中心菌体，多鞭毛游动孢子，丰富的丝壮假根 N.frontalis，N.patriciarum，N.hurleyensis，N.variabilis ； Piromyces单中心菌体，单鞭毛游动孢子丝状假根系统P.communis，P.mae P.dumbonicus P.rhizinflatus P.minutus P.spiralis Citronii ；0rpinomyces 多中心菌体，多鞭毛游动孢子，丝状假根系统0.j〇y〇nii，0.1ntercalaris，0.bovis ; Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根A.elegans，A.mucronatus，除常规技术获得，在中国工业微生物菌种保藏中心也可邮寄获得。
[0007]所述的目标产物菌种包括产乙醇菌，丁醇菌，产丁酸菌，产氨基酸菌等厌氧和兼性厌氧菌。
[0008]所述的，目标微生物优选的是外源性产乙醇菌的引入，选择可以利用五碳糖和六碳糖的酵母菌首选假丝酵母，产乙醇细菌和可利用乙酸突变酵母菌，一种从中国工业微生物菌种保藏中心获得可以同时利用葡萄糖和木糖的乙醇酵母:编号1463属名: tropicalis属名:Candida分离基物:中文名称:热带假丝酵母；编号1771种名: tannophilus属名:Pachysolen分离基物:中文名称:嗜縣管囊酵母;编号960种名: stipitis属名:Pichia分离基物:中文名称:树干毕赤酵母;另一种是产乙醇细菌;第三种是可乙酸利用的突变酵母菌，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，目标产物菌种还包括产丁醇菌， 产丁酸菌，产氨基酸菌等厌氧和兼性厌氧菌。
[0009]所述的驯化后的产乙醇菌加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，通过连续培养系统，保证产物被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，瘤胃真菌随着在生物质上生长产生的丝状假根使得生物质浮到罐体上部，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。
[0010]所述的，产乙醇菌引入方面首选酵母菌，随着多年纤维素乙醇的研究，研究人员已经驯化多种可以同时利用木糖和葡萄糖的菌种，酵母菌适应性强已经得到很多研究的验证，可以按照瘤胃真菌的培养条件方向驯化。现有酵母菌还不能厌氧繁殖，但是厌氧的产乙醇细菌具有厌氧繁殖能力，乙醇产量同样很高，并且也能同时利用木糖和葡萄糖。
[0011]所述的，瘤胃真菌本身在瘤胃内也可与大量竞争性瘤胃细菌共生，但如果引入乙酸利用酵母菌，瘤胃真菌和这类酵母菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。共培养的微生态环境中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位-350mv。[〇〇12]所述的，进行共培养，在共培养周期，需要再次投放产乙醇菌。投放周期确定是通过测定糖的浓度升高决定，现有酵母菌还不能厌氧繁殖，但是厌氧的产乙醇细菌具有厌氧繁殖能力，乙醇产量同样很高，并且也能同时利用木糖和葡萄糖。
[0013]所述的，生物质的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和酵母菌共培养，选取生物质颗粒较大在1?10毫米，优选2?5毫米瘤胃真菌和及产乙醇细菌共培养也选取生物质颗粒较大，瘤胃真菌、瘤胃细菌和产乙醇真菌共培养过程中秸杆颗粒较小在1至3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。
[0014] 所述的，发酵系统采用3套，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，3个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。
[0015]所述的，生物质是指玉米秸杆，水稻秸杆，小麦秸杆，棉花秸杆，麻杆，优选的是指玉米秸杆穰叶和皮分别发酵，穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用，秸杆皮发酵剩余物作为生物纤维原料后续利用。
[0016]发明的有益效果为:本发明提供一种利用微生物共培养发酵制备生物质单体，微生物部分可以自行传代，不使用酶制剂，采用连续发酵装置，原位分离产物，提高了效率， 微生物共培养，代谢产物抑制了对应共培养微生物的有害菌，不需要灭菌纯培养，降低了能源消耗。【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步说明:图1 一种微生物共培养制备生物质单体的系统简图。
[0018]【具体实施方式】:为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
[0019]实施例1选取反刍动物山羊，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养产乙醇微生物，可利用五碳糖和六碳糖的假丝酵母，喂食实验动物一月以。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化山羊瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物纤维分解真菌有Caecomyes单中心菌体，单鞭毛游动孢子，球状，分支的假根系统C.communis。瘤胃微生物按照生物质重量>5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，在培养8小时后。外源性产乙醇菌的引入，选择可以利用五碳糖和六碳糖的酵母菌首选假丝酵母，一种从中国工业微生物菌种保藏中心获得可以同时利用葡萄糖和木糖的乙醇酵母:编号1463属名:tropicalis属名:Candida分离基物:中文名称:热带假丝酵母，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度38°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的产乙醇菌按照生物量的6%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物乙醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基的固液比例为1:15。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。进行共培养， 在共培养周期，需要再次投放产乙醇菌。投放周期确定是通过测定糖的浓度再次升高决定， 本实例在20小时候后再次添加。以瘤胃真菌和酵母菌共培养，选取生物质颗粒直径在3~5毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用。
[0020]实施例2选取反刍动物奶牛，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂同时添加准备共培养产乙醇微生物，可利用五碳糖和六碳糖的假丝酵母，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化奶牛瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物瘤胃菌(Ruminococcus)。瘤胃微生物按照生物质重量3? 5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，外源性产乙醇菌的引入，选择可以利用五碳糖和六碳糖的酵母菌首选假丝酵母，一种从中国工业微生物菌种保藏中心获得可以同时利用葡萄糖和木糖的乙醇酵母:编号1463属名:tropicalis属名: Candida分离基物:中文名称:热带假丝酵母，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的产乙醇菌按照生物量的5%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源， 以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物乙醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，酵母菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物留在未被发酵完全的秸杆穰叶上留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:15。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。 现有酵母菌还不能厌氧繁殖。虽然瘤胃真菌本身在瘤胃内也可与大量竞争性瘤胃细菌共生，但如果引入乙酸利用酵母菌，瘤胃真菌和这类酵母菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，现有酵母菌还不能厌氧繁殖，在共培养周期，需要再次投放产乙醇菌。投放周期确定是通过测定糖的浓度升高决定，本实例在20小时候后再次添加。生物质的状态与共培养情况对应，瘤胃细菌和产乙醇真菌共培养过程中秸杆穰叶颗粒较小，粒径在1~3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶发酵剩余物作由于含有微生物消融蛋白，可以作为生物饲料或肥料使用。[〇〇21] 实施例3选取反刍动物黄牛，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的秸皮为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养产乙醇微生物，可利用五碳糖和六碳糖的产乙醇菌，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化黄牛瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物Neocallimastix单中心菌体，多鞭毛游动孢子，丰富的丝壮假根 N.frontalis，N.patriciarum，N.hurleyensis，N.variabilis其中的一种或多种。瘤胃微生物按照生物质重量>5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养， 外源性产乙醇细菌的引入，选择可以利用五碳糖和六碳糖的产乙醇细菌，菌种均可从各地菌种保藏中心邮寄具有相关特性的菌种，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度36?39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的产乙醇细菌按照生物量的5%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源， 以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物乙醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃真菌孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆皮和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:15。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。厌氧的产乙醇细菌具有厌氧繁殖能力，乙醇产量同样很高，并且也能同时利用木糖和葡萄糖。瘤胃真菌和这类产乙醇细菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，在共培养周期，不在需要再次投放产乙醇细菌或者少量投入产乙醇细菌。生物质的状态与共培养情况对应， 以瘤胃真菌和产乙醇菌共培养，选取生物质颗粒直径在3~5毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐夕卜，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆皮发酵剩余物作为生物纤维原料后续利用。[〇〇22] 实施例4选取反刍动物山羊，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养产乙醇微生物，为可利用瘤胃微生物代谢产物乙酸的酵母菌，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化山羊瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根 A.elegans，A.mucronatus。其中的一种或多种。瘤胃微生物按照生物质重量3~5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，外源性产乙醇菌的引入，选择可以利用乙酸突变酵母菌，乙酸利用的突变酵母菌，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的乙酸利用的突变酵母菌按照生物量的6%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后， 生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物乙醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:10。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。引入乙酸利用酵母菌，瘤胃真菌和这类酵母菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，在共培养周期，需要再次投放产乙醇菌。投放周期确定是通过测定乙酸的浓度升高决定，现有酵母菌还不能厌氧繁殖，生物质的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和产乙醇真菌共培养过程中秸杆穰叶颗粒较小在1?3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用。[〇〇23] 实施例5选取反刍动物山羊，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养产产丁酸菌，为可利用瘤胃微生物代谢产物乙酸的产丁酸菌，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化山羊瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产丁酸菌微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根 A.elegans，A.mucronatus。其中的一种或多种。瘤胃微生物按照生物质重量3~5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，外源性产产丁酸菌的引入，选择产丁酸菌，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的产丁酸菌按照生物量的6%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物产丁酸等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:10。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。引入产丁酸菌，菌种为保藏中心登记品种，瘤胃真菌和产丁酸菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，在共培养周期，需要再次投放产丁酸菌。投放周期确定是通过测定产丁酸的浓度升高决定，生物质的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和产丁酸菌共培养过程中秸杆穰叶颗粒较小在1?3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备产丁酸能耗。在运行中采用 3套以上发酵系统并联运行，以产丁酸产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用。
[0024] 实施例6选取反刍动物山羊，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养产丁醇菌，丁醇菌为保藏中心保存品种，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化山羊瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加丁醇菌微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根A.elegans， A.mucronatus。其中的一种或多种。瘤胃微生物按照生物质重量3~5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，外源性产丁醇菌的引入，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的丁醇菌按照生物量的6%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物丁醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:10。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。引入丁醇菌，瘤胃真菌和这类酵母菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，在共培养周期，需要再次投放产丁醇菌。投放周期确定是通过测定丁醇的浓度升高决定，现有丁醇菌还不能厌氧繁殖，生物质的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和丁醇菌共培养过程中秸杆穰叶颗粒较小在1?3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备丁醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以乙醇产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用。[〇〇25] 实施例7选取反刍动物山羊，选取准备利用的生物质为，秸杆分离处理后的穰叶为碳源，饲喂实验动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养氨基酸菌，喂食实验动物一月以上。采用负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化山羊瘤胃微生物，在厌氧培养箱中培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加产乙醇微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，送入小型连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，纯化的瘤胃微生物Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根A.elegans，A.mucronatus。其中的一种或多种。瘤胃微生物按照生物质重量3~5%放入中型厌氧连续培养及膜分离装置进行瘤胃微生物放大培养，外源性产产氨基酸菌的引入，在放大培养后期逐渐添加瘤胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39°C，弱碱环境，低的氧化还原电位。将驯化后的产氨基酸菌按照生物量的6%加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养， 培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源，通过连续培养系统，保证代谢产物产物乙醇等被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，不同时间段采集进行观察，瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根使得秸杆浮到罐体上部，被罐体机构排出罐外，瘤胃微生物孢子和未被发酵秸杆留在罐体下部，持续加入固液比恒定秸杆穰叶和培养基混合物，生物量和培养基比例为1:10。由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵。引入产氨基酸菌，瘤胃真菌和产氨基酸菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现。微生态中微生物除了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用。进行共培养，在共培养周期，需要再次投放产产氨基酸菌。投放周期确定是通过测定产氨基酸的浓度升高决定，现有产氨基酸菌还不能厌氧繁殖，生物质的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和产氨基酸菌共培养过程中秸杆穰叶颗粒较小在1?3毫米，由于共生抑制其他杂菌产生，生物质不需要灭菌，将会明显降低制备乙醇能耗。在运行中采用3套以上发酵系统并联运行，以产氨基酸产率为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引种。将玉米秸杆穰叶的发酵剩余产物作为生物饲料原料后续利用。
【主权项】
1.一种微生物共培养制备生物质单体的系统，包含了以生物质为底物，通过特殊设备 过程调控实现生物质降解微生物与目标单体生成微生物共培养制备目标单体，其特征在 于:使用瘤胃微生物与目标产物微生物共培养，通过调控可以原位分离产物的设备，实现瘤 胃微生物与目标产物微生物的共生和高效率的目标产物的制备。2.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:在瘤胃 微生物采集前进行活体强化培养，选取反刍动物，选取准备利用的生物质为碳源，饲喂实验 动物，逐渐减少精饲料添加，饲喂准备共培养制备单体的微生物，喂食实验动物一月以上。3.根据权利要求1，2所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:采用 负压胃管方法吸取取瘤胃内容物，厌氧滚管，纯化瘤胃微生物，在厌氧培养箱中构建小型连 续培养及膜分离装置进行瘤胃真菌放大培养，培养一段时间后，培养基中逐渐添加目标产 物微生物代谢产物进行共培养方向驯化培养，纯化的瘤胃微生物分别包括有纤维素分解菌 有产琥I自酸拟杆菌(Fibrobacter succinogenes)、瘤胃菌(Ruminococcus)、溶纤维素丁酸 弧菌(Buutyrivibr1 fibrisolvens)、梭菌(Clostridium);纤维分解真菌有 Caecomyes 单中心菌体，单鞭毛游动孢子，球状，分支的假根系统C.communis，C.equi ; Cyl lamyces 多中心菌体，多鞭毛游动孢子，球状，分支的孢子囊Cy.Aberensis ;Neocallimastix单中 心菌体，多鞭毛游动孢子，丰富的丝壮假根N.frontalis，N.patriciarum，N.hurleyensis，N.variabilis;Piromyces单中心菌体，单鞭毛游动孢子丝状假根系统 P.communis ,P.mae P.dumbonicus P.rhizinflatus P.minutus P.spiralis Citronii ； Orpinomyces多中心菌体，多鞭毛游动孢子，丝状假根系统0.joyonii，0.1ntercalaris，0.bovis ;Anaeromyces多中心菌体，单鞭毛游动孢子，丝壮假根A.elegans， A.mucronatus;共培养中使用的瘤胃生物为分离出的单独一种瘤胃真菌或其与其他瘤胃微 生物的组合。4.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:外源性 目标产物菌的引入，选择可以利用五碳糖和六碳糖的酵母菌首选假丝酵母，产乙醇细菌和 可利用乙酸突变酵母菌，一种从中国工业微生物菌种保藏中心获得可以同时利用葡萄糖和 木糖的乙醇酵母:编号1463属名:tropical is属名:Candida分离基物:中文名称:热 带假丝酵母;编号1771种名:tannophilus属名:Pachysolen分离基物:中文名称:嗜 革柔管囊酵母;编号960种名:stipitis属名:Pichia分离基物:中文名称:树干毕赤酵 母;另一种是产乙醇细菌;第三种是可乙酸利用的突变酵母菌，在放大培养后期逐渐添加瘤 胃微生物培养代谢产物向瘤胃微生物培养条件进行共培养方向驯化，主要是培养温度39 °C，弱碱环境，低的氧化还原电位，培养基包含瘤胃微生物生长所需微量元素，氮源元素，对 于启动后，生长过程氮源，以秸杆秸杆中的蛋白质，细胞消融产生的蛋白质，为主要氮源；目 标产物菌种还包括产丁醇菌，产丁酸菌，产氨基酸菌等厌氧和兼性厌氧菌。5.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:将驯化 后的目标产物菌加入瘤胃厌氧连续培养系统中进行共培养，通过连续培养系统，保证瘤胃 微生物代谢产物和目标微生物产物被膜分离装置分离，不产生拮抗作用，实现瘤胃微生物 细胞外酶的高效率降解秸杆，设备混料释放出胞外酶降解生物质产生的还未被瘤胃微生物 利用的单糖或双塘供目标产物微生物利用，的瘤胃真菌随着在秸杆上生长产生的丝状假根 使得生物质浮到罐体上部，被发酵设备内的机构移出系统，瘤胃微生物孢子和新补充的未被发酵秸杆留在罐体下部，由于瘤胃真菌的特性实现了在一个罐内连续发酵，共生培养。6.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:在目标 产物均菌引入方面首选酵母菌，随着多年纤维素乙醇的研究，研究人员已经驯化多种可以 同时利用木糖和葡萄糖的菌种，酵母菌适应性强已经得到很多研究的验证，可以按照瘤胃 真菌的培养条件方向驯化;其次现有酵母菌还不能厌氧繁殖，但是厌氧的产乙醇细菌具有 厌氧繁殖能力，乙醇产量同样很高，并且也能同时利用木糖和葡萄糖。7.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:虽然瘤 胃真菌本身在瘤胃内也可与大量竞争性瘤胃细菌共生，但如果引入乙酸利用酵母菌，瘤胃 真菌和这类酵母菌将属于协同的共生关系，最利于共培养的实现;微生物除了前期驯化提 高了自身适应性外，通过连续膜分离装置可以保证消除抑制作用;进行共培养，在共培养周 期，瘤胃微生物可以自我繁殖，需要再次投放产乙醇菌;投放周期确定是通过测定糖的浓度 升高决定，现有酵母菌还不能厌氧繁殖，但是厌氧的产乙醇细菌具有厌氧繁殖能力，乙醇产 量同样很高，并且也能同时利用木糖和葡萄糖。8.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:生物质 的状态与共培养情况对应，以瘤胃真菌和酵母菌共培养，选取生物质颗粒较大，2?10毫米， 瘤胃真菌具有进入生物质的菌丝，生物质不用消耗大量能源磨成粉末；由于共生抑制其他 杂菌产生，生物质不需要灭菌，同样将会明显降低制备乙醇能耗。9.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:采用3 套发酵系统，以目标产物为目标，并联发酵，经过24小时将罐体上部发酵完成的秸杆排除 罐外，然后补料连续发酵，三个罐体分时段启动，当一个罐体出现问题可以通过其他罐体引 种。10.根据权利要求1所述一种微生物共培养制备生物质单体的系统其特征在于:所用 的生物质为多种农业剩余物，即玉米秸杆，水稻秸杆，小麦秸杆，棉花秸杆，麻杆，其中主要 为将玉米猜杆穰叶和皮分尚后的穰叶，进行分别发酵。
【文档编号】C12R1/01GK106086087SQ201610683997
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610683997.4, CN 106086087 A, CN 106086087A, CN 201610683997, CN-A-106086087, CN106086087 A, CN106086087A, CN201610683997, CN201610683997.4
【发明人】侯哲生, 宋德武, 马云海, 郑勇, 王文刚, 佟金, 石敏, 刘鹏, 刘海亮, 于丛鸣, 薛振军, 韩国顺, 连建伟, 王九刚, 刘发现, 梁嗣超, 张金翠, 刘跃, 宋家升, 王德林, 陈 胜, 任露泉, 殷敬华
【申请人】吉林中之林农业科技有限公司