文献综述

以石油炼制为基础的现代化学工业体系对石油、煤炭及天然气等化石资源具有明显的依赖性，同时化石资源本身的不可生物降解特性使得众多化学合成品在生产和使用过程中成为环境污染的重要来源。因此以可再生的木质纤维原料制备新型能源及基础化工产品对实现我国化学工业转型、确保国家能源安全、促进社会可持续发展均具有重大的战略意义。丁醇又名正丁醇，是一种重要的C₄平台化合物，已广泛应用于各种精细化学品的制造，并作为一种重要的具有极大潜力的新型生物燃料受到重视，联合国国际能源署将生物丁醇列为第二代生物燃料。

1.1丁醇的性质

丁醇的分子式C₄H₉OH，分子量为74.12。丁醇是无色液体，有酒味，溶于水，可与乙醇/乙醚及其他多种有机溶剂混溶，其蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.45-11.25(体积)。

1.2丁醇的用途

丁醇是丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等有机合成中的主要原料，并被广泛应用于制造脂肪族二元酸、邻苯二甲酸以及正丁酯类增塑剂^[2]。丁醇还是香料、油脂和药物的萃取剂，又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂，脱蜡剂。丁醇既是重要的大宗化工原料，又是继乙醇后的一种极具发展前景的新一代液体燃料。

1.3丁醇的生物合成技术

丁醇的生物合成是通过产溶剂梭菌Clostridia的厌氧发酵，可利用来源于淀粉质、糖蜜质、纤维质等合适的碳水化合物发酵制备丙酮(Acetone)、丁醇(Butanol)和乙醇(Ethanol)等溶剂，因而也被简称为ABE发酵^[1,10,13]。ABE发酵中使用的工业菌种名目繁多，由于有关产溶剂梭菌的分类学和系统发育相关性含糊不清，造成菌种命名比较混乱。近年来，通过生物信息学以及发酵性能等方面的比较研究和分析认为，工业用的产溶剂梭菌归为4种(Species)， 即丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum、拜氏梭菌Clostridium beijerinckii、糖丁酸梭菌Clostridium Saccharobutylicum 和糖乙酸多丁醇梭菌Clostridium saccharoperbutylacetonicum。

1.4生物合成丁醇的发酵底物

目前，国内ABE发酵生产生物丁醇的主要原料为玉米、谷物、糖蜜等淀粉质和糖蜜质资源。由于原料成本是影响生物丁醇价格的主要因素之一，在粮食短缺与能源危机的双重威胁下，探索可再生的、廉价的木质纤维原料生产燃料丁醇成为生物质能源发展战略的重要组成部分。

1.5生物合成丁醇的菌株的改良