利用乳酸產己酸的瘤胃梭菌及其用圖
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微生物領域，具體涉及一種新的瘤胃梭菌Clostridiumsp.CPC-11,以 及該菌在己酸生產中的應用。
【背景技術】
[0002] 己酸（n-caproate)為含有六個碳原子的中鏈脂肪酸（C5HnC00H)，疏水性強，能量 密度高，是一種重要的化工原料，可用于食品香料、動物飼料、綠色抗菌劑和緩蝕劑生產等 領域。特別地，己酸是合成己酸乙酯（濃香型白酒品質的主體香味物質）的重要前體物。其 酯類產品還廣泛應用于樹脂、橡膠、制藥等工業。
[0003] 微生物催化產己酸是一個碳鏈延長過程，研究最多和最為深入的是克氏梭菌 (Clostridiumklyuveri)，該菌通過乙醇氧化和逆β氧化途徑的結合，以乙醇為電子供體， 乙酸為電子受體合成己酸。目前普通認為濃香白酒中己酸的產生也是以克氏梭菌為主的己 酸功能菌，通過上述途徑合成己酸；進一步地，己酸與乙醇再通過酯化反應生成濃香型白酒 的主體香成份一己酸乙酯。
[0004] 理論上，乳酸類似于乙醇，也是一種還原劑，應可以為逆β氧化途徑提供乙酰輔 酶Α，從而進行碳鏈延長合成中鏈脂肪酸，如己酸。但目前的研究表明，多數微生物以乳 酸為底物時，只能生成丁酸或丙酸，基本不產己酸或其他中鏈脂肪酸。僅有Megasphaera elsdeniiJ1據報道可以產生微量己酸（約23.2mg/L)。本領域急需開發將乳酸轉化為己 酸的技術。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是現有技術難以將乳酸轉化為己酸。本發明解 決技術問題的技術方案是一是提供一種瘤胃菌科（Ruminococcaceae)第4梭菌簇 (ClostridiumclusterIV)的一個新種，為Clostridiumsp.CPC-11，模式菌株的保藏號為 CGMCCNo：9926〇
[0006] 該新種的模式菌株已于2014年11月3日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會 普通微生物中心（地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，郵 編 100101)，保藏編號CGMCCNo:9926。
[0007] 同時，本發明提供了利用上述的瘤胃菌科細菌新種在用乳酸轉化生產己酸中的用 途。
[0008] 此外，本發明還提供了上述的瘤胃菌科細菌新種在發酵釀酒中的用途。
[0009] 同時，本發明提供了上述的的瘤胃菌科細菌新種在制備人工窖泥中的用途。
[0010] 此外，本發明也還提供了上述的瘤胃菌科細菌新種在酒廠釀酒廢水處理中的用 途。
[0011] 同時的，本發明也提供了一種菌劑，該菌劑包含上述的新種細菌。
[0012] 本發明也還提供了一種窖泥，該窖泥包含上述的新種細菌。同時也提供了包含上 述窖泥的窖池。
[0013] 根據本發明的第一個方面，本發明的通過前期大量研究發現，以釀酒窖池中窖泥 為接種物，可將乳酸轉化為己酸，表明窖泥中存在以乳酸為底物合成己酸的功能微生物及 己酸合成的新途徑。進一步通過以乳酸為唯一碳源的培養基，從窖泥中采用梯度稀釋分離 獲得一乳酸利用型產己酸菌。該菌為嚴格厭氧梭菌，能夠顯著地利用乳酸產生己酸。
[0014] 該菌的菌落特征：
[0015] 本發明所述菌株在上述培養基固體平板上培養5天后，菌落圓形，呈乳白色，光滑 濕潤，稍凸起，較粘稠，易挑取。革蘭氏染色陽性。
[0016] 該菌的生理生化特征為：革蘭氏染色陽性，菌體的適宜生長溫度25-35 °C， pH5. 0-7. 0。可以利用的碳源主要有：葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、纖維二糖、蜜二糖、海藻糖、半乳 糖、蜜三糖、鼠李糖、L-乳酸和D-甘露糖等（詳見表1)等。不能利用的碳源主要有：乳糖、 甘露醇、木糖、阿拉伯糖、松三糖、乙酸、鼠李糖、D，L-乳酸、丙酸等（詳見表1)等。
[0017] 根據形態、生理生化、16SrDNA等特征，鑒定其應為瘤胃菌科（Ruminococcaceae) 第 4 梭菌簇（ClostridiumclusterIV)的一個新種。
[0018] 根據本發明的另一個方面，由于乳酸在窖池積累影響風味，本發明獲得的菌株可 應用于窖池發酵，促進乳酸轉化為己酸，降低乳酸含量，增加己酸含量，從而改善與提高白 酒的風味與品質。
[0019] 同時，本發明的細菌可用于新窖池（或新窖泥）的微生物強化改良，將新窖中過高 的乳酸快速轉化為己酸。因此可提高己酸，以及己酸乙酯的濃度，同時降低乳酸及乳酸乙酯 濃度過高對白酒風味的不利影響，改善白酒的風味和品質。也就是說還可以用于人工窖泥 的制備。
[0020] 根據本發明的再一個方面，該菌還可用于黃水的綜合利用，即通過該菌的二次發 酵將黃水中乳酸進一步發酵轉化成己酸，同時減少廢水C0D排放。
[0021] 本發明的有益效果在于，提供了一種新的瘤胃菌科（Ruminococcaceae)細菌，該 菌具有高產己酸的特性及較好的生長穩定性，經擴大培養后可制備高濃度的強化產己酸菌 液，可用于利用乳酸或釀酒過程產生的黃水來發酵生產產己酸，同時可用于人工窖泥的強 化培養或窖池發酵的"增已降乳"工藝，提高己酸產量，改善白酒的風味和品質，具有很好的 應用前景。
[0022] 保藏說明
[0023]本發明涉及瘤胃菌科（Ruminococcaceae)第 4 梭菌族（ClostridiumclusterIV) 的一個新種，命名為Clostridiumsp.CPC-11。該新種的模式菌株已于2014年11月3日保 藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心（地址：北京市朝陽區北辰西路1號 院3號，中國科學院微生物研究所，郵編100101)，保藏編號CGMCCNo:9926。
【附圖說明】
[0024] 圖1、細菌Clostridiumsp.CPC-11的掃描電鏡照片；
[0025] 圖2、細菌Clostridiumsp.CPC-11的系統發育進化樹；
[0026]圖3、細菌Clostridiumsp.CPC-11的黃水發酵實驗結果。
【具體實施方式】
[0027] 實施例一菌種的分離、純化與培養
[0028] 1、用于分離和培養的培養基基
[0029] 培養基組成（每100mL):lg酪蛋白胨，0· 25g酵母汁，0· 4gNaHC03, 0·lg半胱氨 酸，0· 045gK2HP04, 0· 045gKH2P04, 0· 09gNaCl, 0· 009gMgS04 ·7Η20, 0· 009gCaCl2, 0·lmg刃 天青，lmg氧化血紅素，0. 5mL乳酸，微量元素溶液0.lml，維生素溶液lml。蒸餾水100ml。 其中：
[0030]微量元素溶（每L) :FeCl2. 4H20 1. 5g;CoCl2. 6H20 0· 19g;MnCl2. 4H20 0·lg; ZnCl2 0. 07g；NaM04. 2H20 0. 036g；NiCl2. 6H20 0. 024g；H3B03 0 . 006g；CuCl2. 2H20 0. 002g； HC1 (25%solution) 10ml.
[0031] 維生素溶液（每L) :p-氨基苯甲酸0· 04g;生物素0·Olg;煙酸0·lg;B5 0· 05g;B6 0· 15g辦0·lg;B12 0· 05g;D.L-硫辛酸0· 03g;B2 0· 03g;葉酸0· 01g。
[0032] 2、分離過程
[0033] (1)菌種的富集
[0034] 取窖泥lg，加入上述液體培養基，除氧，在30°C下振蕩厭氧培養5天后，用高效液 相色譜測定乳酸含量及代謝產物，選擇乳酸明顯降解的培養液轉化到新鮮培養基中繼續培 養、富集，經多次（5次以上）轉接富集，最終以乳酸徹底降解并產生己酸的培養液為目標菌 種分離源。
[0035] (2)菌種的分離純化
[0036] 以生理鹽水，將產己酸含