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丁酸作为一种重要的化工原料而被广泛使用,同时也是燃料丁醇生产的基础物质。而目前的丁酸生产,主要是以化石燃料为基础的化学合成法,不可持续且会带来严重的环境问题。以储量巨大的作物秸秆为基础原料,利用生物发酵技术生产丁酸,不仅可以实现秸秆的资源化,解决因处理处置不当而带来的环境问题,而且可为化工业的可持续发展提供可靠的原料来源。针对丁酸发酵工艺目前面临的原料品质和价格过高、丁酸产率低以及副产物多等不足,本文从木质纤维素降解菌的筛选、复合菌群的构建等方面开展了丁酸发酵菌种资源研发工作,并探讨复配菌群发酵水稻秸秆产丁酸的可行性,以期为秸秆的资源化利用和丁酸的可持续生产提供更为有效的菌种资源和发酵工艺。以水稻秸秆富集培养的混合菌群为菌源,筛选到发酵纤维素产丁酸菌、发酵纤维二糖产丁酸菌各1株,经形态、生理生化和遗传特征鉴定,这两个菌株均为梭菌属(Clostridium)细菌,分别命名为C.cadaveris C4和C.butyricum B20。菌株C4的菌体呈梭状,G+,最大直径约为0.4μm,长2~4μm;菌株B20的菌体呈杆状,G+,直径约为0.8μm,长4~7μm。菌株C4和菌株B20均具有良好的丁酸发酵性能。为提高秸秆发酵的丁酸转化率,以C.cadaveris C4、C.butyricum B20和课题组前期获得的发酵木聚糖产丁酸菌C.butyricum X3为基础,开展了菌种复配及复配菌群发酵秸秆产丁酸性能的研究工作。结果表明,三菌株C4、B20和X3的复配,能够发挥具有不同代谢特性菌株间的协同作用,显著提高水稻秸秆的降解和丁酸产量,在1:1:1(v/v)的复配比例条件接种下,三菌株复配发酵体系可获得3.10 g/L秸秆降解量、1.53 g/L的VFAs产量和0.93 g/L的丁酸产量,丁酸在总VFAs的质量百分数达到了61.16%。该复配菌群发酵秸秆的比产丁酸速率可高达0.18 g/(g-DCW?h),分别较菌株C4、B20和X3单独发酵秸秆提高了50%、200%和63.64%,是一种发酵秸秆产丁酸的优良菌种资源。通过菌群复配方案的优化和培养条件的优化,获得了由C.butyricum X3、C.cadaveris C4和C.butyricum B20构建混合菌群的最佳复配方案,最适复配比例为1:2:2(v/v);最适发酵条件为:35℃、初始p H 5、接种量0.22 g/L、秸秆投放量10 g/L、蛋白胨1 g/L。