Dataset describing ethanol and 1,2-propanediol production by a stenothermal moderately thermophilic anaerobe, Clostridium strain AK1
嗜窄温性兼性嗜热厌氧梭菌AK1菌株产乙醇和1,2-丙二醇的数据集
来源：Data in Brief, 2018, 20:649-657
《数据简报》，2018年，第20卷，页码649-657
摘要
本数据集报道了嗜窄温性兼性嗜热厌氧梭菌AK1菌株对D-葡萄糖、L-鼠李糖、L-岩藻糖的发酵特性及产物生成情况。研究考察底物浓度、初始pH、培养温度、液气相比、磷酸盐浓度对发酵产物的影响。结果显示该菌株发酵葡萄糖主要产物为乙醇，发酵鼠李糖主要产物为1,2-丙二醇，不能发酵岩藻糖。最优生长温度为50℃，适宜pH为5.5-7.8，发酵条件显著影响产物得率。该数据集为嗜热厌氧菌发酵生产平台化合物提供基础参考数据。
关键词
梭菌AK1；嗜热厌氧菌；乙醇；1,2-丙二醇；发酵；葡萄糖；鼠李糖；代谢产物；极端环境
研究目的
系统测定梭菌AK1菌株在不同培养条件下的发酵产物与生长特性，明确其利用糖类生产乙醇和1,2-丙二醇的潜力，为后续生物制造研究提供基础数据集。
研究思路
1. 以D-葡萄糖、L-鼠李糖、L-岩藻糖为底物，测定发酵产物谱。
2. 单因素变量法考察底物浓度、温度、初始pH、液气相比、磷酸盐浓度对发酵的影响。
3. 采用GC、分光光度法等检测乙醇、有机酸、1,2-丙二醇、氢气等产物。
4. 分析碳平衡、产物得率与生长OD600，构建完整发酵数据集。
研究亮点
1. 提供冰岛热泉来源嗜热厌氧菌AK1的完整发酵数据集，具有极端环境微生物资源价值。
2. 明确该菌可从鼠李糖高效生产1,2-丙二醇，为生物制造提供新菌株与新路径。
3. 系统揭示温度、pH、底物、磷酸盐等多因素对厌氧发酵的调控规律。
4. 数据完整可重复，可直接用于建模、工艺优化与菌株对比研究。
可延伸的方向
1. 优化发酵工艺提高1,2-丙二醇与乙醇得率。
2. 利用组学解析嗜热厌氧菌的糖代谢与产物合成通路。
3. 拓展至木质纤维素水解液等廉价底物发酵。
4. 开展代谢工程改造强化目标产物合成。
5. 探索高温厌氧发酵的工业应用潜力。
测量的数据及研究意义
1. 底物利用与产物数据（表1）：葡萄糖主要产乙醇，鼠李糖主要产1,2-丙二醇，不利用岩藻糖，明确菌株发酵偏好性。
2. 温度影响数据（表2）：50℃为最适温度，糖消耗与产物得率最高，确定最佳培养温度。
3. 初始pH影响数据（表3）：pH 5.5-7.8发酵效率最优，过酸过碱抑制生长，明确适宜pH范围。
4. 液气相比数据（表4）：影响氢气与代谢产物分布，为发酵瓶培养条件优化提供依据。
5. 磷酸盐浓度数据（表5）：0.05-1 mM最适宜，过高或过低均降低发酵效率，揭示磷浓度调控作用。
结论
1. 梭菌AK1是兼性嗜热厌氧菌株，最适生长温度50℃，最适pH 5.5-7.8。
2. 该菌株可发酵葡萄糖产乙醇，发酵鼠李糖产1,2-丙二醇，不能发酵岩藻糖。
3. 底物浓度、温度、pH、液气相比、磷酸盐浓度均显著影响发酵效率与产物分布。
4. 该菌株在生物质资源化与平台化合物生物制造方面具有应用潜力。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用芬兰Bioscreen C分析仪采用分光光度法微量板检测磷酸盐浓度，实现高通量、快速、精准定量培养基与发酵液中的磷酸盐含量。该数据为研究磷酸盐浓度对菌株生长、糖消耗、产物合成的调控作用提供可靠定量支撑，保证实验条件精准可控，是获得高质量发酵数据集的关键技术保障。