丁醇发酵细菌的快速筛选研究
发酵食品中菌种的选择和筛选方法研究
发酵食品中菌种的选择和筛选方法研究发酵食品是指利用可食用的微生物（如细菌、酵母菌、真菌等）的代谢过程，对食品中的成分进行转化和改造的食品。
而菌种的选择和筛选方法则是研究发酵食品中的关键环节之一。
本文将介绍一些常见的菌种选择和筛选方法，以及它们在发酵食品生产中的应用。
首先，菌种的选择方法是在众多潜在的菌种中，选择合适的菌种进行发酵。
常见的菌种选择方法包括：1. 文献调研法：通过查阅相关的文献资料，了解各种菌种在特定食品发酵过程中的应用情况和效果，以此为依据进行选择。
2. 试验筛选法：通过实验的方式，将不同的菌种与发酵基质结合，观察其生长情况、代谢产物以及对食品品质的影响，选出最佳菌种进行后续发酵。
3. 现有菌种的再利用法：在发酵食品生产中，已经存在一些被广泛应用的菌种，如酵母菌、乳酸菌等，可以直接利用这些已有的菌种，无需选择新的菌种。
接下来，菌种的筛选方法是从大量的发酵菌中，找出具有优良特性的菌株。
常见的菌种筛选方法包括：1. 菌株的生理生化特性筛选：通过测定菌株的生长速率、代谢产物、耐受性等生理生化特性，来筛选具有优良特性的菌株。
2. 抗菌活性筛选：利用菌株的抗菌活性来对菌株进行筛选。
例如，使用抗生素对菌株进行抗性测试，或者利用菌株的抗菌代谢物对其他菌种进行抑制。
3. 基因工程筛选：通过基因工程技术对菌株进行改造，使其具有更好的发酵特性。
例如，通过引入外源基因来提高菌株的产物产量或改善发酵过程中的抗性。
在实际的发酵食品生产中，菌种选择和筛选方法的应用十分广泛。
以乳酸菌在乳制品发酵中的应用为例，菌种选择主要考虑到菌株在发酵过程中的代谢特性和产物品质。
例如，乳酸菌的菌株要具有低酸和低丁酸生成量的特性，以使乳制品口感更佳。
而菌株的筛选则可以通过酸奶的发酵试验，观察不同菌株的发酵速率、产酸量以及乳酸呈异构体的比例等指标，选择出最佳的菌株进行扩大生产。
总结来说，菌种的选择和筛选方法对于发酵食品生产至关重要。
丙酮丁醇发酵的研究进展及其高产策略
2007年第26卷第12期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1727·化工进展丙酮丁醇发酵的研究进展及其高产策略靳孝庆，王桂兰，何冰芳（南京工业大学制药与生命科学学院，江苏南京 210009）摘要：从代谢机理的阐明、生产菌种的改良和发酵工艺的改进3个方面综述了丙酮丁醇发酵近年来的研究进展。
针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题，提出高丁醇耐受性菌种的选育、高丁醇比例菌种的选育、发酵细胞的高效利用、发酵与高效低能耗分离工艺的耦合等高产策略。
关键词：丙酮丁醇发酵；Clostridium；丁醇耐受性；菌种选育；发酵与分离耦合中图分类号：TQ 223.12+4文献标识码：A文章编号：1000–6613（2007）12–1727–06 Research progress and high yield strategy of acetone-butanol fermentationJIN Xiaoqing，WANG Guilan，HE Bingfang（College of Life Science and Pharmaceutical Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，Jiangsu，China）Abstract：Acetone-butanol fermentation is one of the thriving industrial fermentation processes. Its decline since the 1950s was caused by the availability of much cheaper feed stocks for chemical solvent synthesis in the petrochemical industry. With the exhaustion of petrochemical resources，acetone-butanol fermentation displays great economic benefits and strategic significance. In this paper，the recent research progress in acetone-butanol fermentation is reviewed in detail，including metabolic mechanism，improvement of producing strains and development of fermentation process. High yield strategies are presented to resolve the existing problems in acetone-butanol fermentation，such as screening high butanol-tolerance strains，screening producing strains with high proportion of butanol，high efficiency utilization of solvent-producing cells and coupling fermentation with efficient separation process with low energy consumption.Key words：acetone-butanol fermentation；Clostridium；butanol tolerance；breeding；fermentation process coupled with separation丙酮丁醇是优良的有机溶剂和重要的化工原料，广泛应用于化工、塑料、有机合成、油漆等工业[1-2]。
丙酮、丁醇发酵高产菌的选育的开题报告
丙酮、丁醇发酵高产菌的选育的开题报告
一、研究背景
丙酮、丁醇是一种重要的化工原料，广泛应用于生活和工业领域。
过去丙酮、丁醇主要通过化学合成法生产，但这种方法存在环境问题和
安全隐患。
随着生物技术的发展，发酵生产丙酮、丁醇成为一种新的研
究方向。
发酵生产丙酮、丁醇的优点是可以利用廉价的生物质作为原料，且技术相对成熟，已经广泛应用于工业生产中。
因此，研究丙酮、丁醇
发酵高产菌对于实现生物合成丙酮、丁醇产业化生产具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过筛选发酵高产菌，建立高效的丙酮、丁醇发酵生产
工艺，为丙酮、丁醇产业化生产提供技术支撑。
三、研究内容和方法
1. 筛选发酵高产菌：从有机废弃物中筛选丙酮、丁醇发酵高产菌，
尝试利用进化法、基因工程等方法提高其产量。
2. 确定优化发酵条件：包括发酵基质、pH、温度、氧气供应等因素。
3. 确定工艺流程：根据产量和成本等因素，确定合理的丙酮、丁醇
生产工艺流程。
4. 对发酵产物进行分析：利用气相色谱-质谱等分析方法对丙酮、丁醇进行分析，确定产物质量和纯度。
四、预期成果
1. 筛选出具有较高产量的丙酮、丁醇发酵高产菌。
2. 确定优化的发酵条件和工艺流程。
3. 实现丙酮、丁醇生物发酵生产的可行性。
五、研究意义
本研究将为推动生物质能源产业的发展提供论据，同时实现丙酮、丁醇生物发酵生产工艺的开发和完善，对于生物合成丙酮、丁醇的研究具有重要意义。
微波_氯化锂复合诱变筛选耐受高浓度丁醇菌株
微波-氯化锂复合诱变筛选耐受高浓度丁醇菌株摘要：菌株耐受丁醇能力不高是制约提高传统丁醇发酵产量的重要因素之一，选择并构建新的丁醇生产异源重组菌株并提高其耐受高浓度丁醇的能力是提高丁醇能力的有效途径。
试验以丁醇耐受性为 2.5%的发酵乳杆菌为出发菌株，对其进行微波-氯化锂复合诱变处理，然后经过初筛和复筛，得到丁醇耐受性提高的菌株。
结果表明：当微波功率为 800 W，频率为2 450 MHz，微波处理时间为 55 s，氯化锂浓度为 1.2%时，致死率达 85.96%，突变菌株丁醇耐受性提高到 3%，并且遗传稳定性实验证明其丁醇耐受性遗传稳定。
关键词：发酵乳杆菌；丁醇耐受性；微波-氯化锂复合诱变Screening of High Concentration Butanol Tolerance Strainsby Microwave-LiCl Complex MutationAbstract：One of the important factors to restrict traditional production of butanol fermentation was the low ability of strains tolerancebutanol.It could effectively improve the butanol capacity by selecting and constructing new heterologous recombinant strains ofbutanol production and improving its ability to tolerate high concentrations butanol.In this experiment，the Lactobacillus fermentumwith butanol tolerance of 2.5% as the original strain was conducted through microwave - LiCl complex mutation，screened andrescreened，then the strains with high ability of tolerance butanol were obtained. The results showed that under the condition of 800 Wmicrowave power，2 450 MHz frequency，55 s microwave treatment，1.2% concentration of LiCl and 85.96% death rate，the abilitybutanol tolerance of mutant strains was increased to 3%，and their heredity stability was proved by genetic stability experiments.Key words：Lactobacillus Fermentum；butanol tolerance；microwave-LiCl complex mutation近几年，利用生物发酵技术以玉米及其副产物含有的丰富纤维为原料生产正丁醇得到了广泛的关注，这既可以变废为宝提高玉米的利用率和经济附加值，同时也能缓解国际能源安全和环境恶化的双重压力[1]。
丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的开题报告
丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的开题报告一、研究背景及意义丙酮丁醇是一种重要的有机溶剂，广泛应用于化工、医药、农药和粘合剂等领域。
目前，市场上的丙酮丁醇来源主要是石化法合成或从生物体内提取，其中后者具有较好的环保性和可持续性，因此成为了众多企业和学者所关注的重点之一。
目前，发酵法是提取丙酮丁醇的主要方法之一。
然而，由于菌株品种、发酵条件等原因，丙酮丁醇的产量较低，限制了其在工业领域的应用和推广。
因此，研究如何选育高产丙酮丁醇的菌株并优化发酵工艺，对于实现丙酮丁醇的工业化生产具有重要的意义。
二、研究目标本研究旨在通过菌株筛选和发酵工艺优化，实现丙酮丁醇的高效且稳定的生产。
具体目标如下：1. 优选出高丙酮丁醇产量的菌株；2. 在不同营养条件下进行发酵，筛选出最佳发酵条件；3. 结合反应动力学和代谢调控等方法，优化丙酮丁醇产量。
三、研究内容和方法1. 菌株筛选。
通过菌落形态和生长速度等指标，对多株菌株进行初步筛选，并进一步通过发酵产物含量和酵母菌的形态学特征等因素进行综合评估，选出产量最高、生长较快的菌株。
2. 发酵条件优化。
设计不同组合的培养基营养成分，改变温度、初始pH值、气体气相、培养时间等发酵条件，筛选出最佳的发酵条件。
3. 反应动力学和代谢调控。
通过建立反应动力学模型，控制发酵过程的速度和质量，同时通过代谢调控机制优化发酵过程中酶的活性和基因表达等方式，提高丙酮丁醇的产量。
四、预期成果和意义本研究预计可以优选出高丙酮丁醇产量的菌株，并对发酵条件作出优化调整，通过反应动力学和代谢调控手段进一步促进丙酮丁醇的生产。
研究结果可以为实现丙酮丁醇工业化生产提供重要的理论和技术支持，具有重要的学术和实践价值。
一株高产丙酮丁醇梭菌菌株的诱变筛选及特性研究
Performance Fuels
丁醇还是一种重要的平台化合物
酯化、取代、消去、氧化、还原……
丙烯酸丁酯 (溶剂)
醋酸丁酯 (溶剂) 邻苯二甲酸二丁酯 脂肪族二元酸二丁酯 (增塑剂)
丁醇
丁胺
2007年我国消费量预计将 丁二烯 >130万吨/年
丁醛、丁酸
聚丁二烯橡胶 丁苯橡胶
产物抑制是限制生物丁醇工业化生产的主要阻 碍之一
12 10 8 6 4 2
10 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 0 80
10
0 0 10 20 30 40 50 60 70
0
Times(hours)
Time(hours)
图1. 出发菌株的溶剂产量
丙酮 (g/L) 乙醇 (g/L) 丁醇 (g/L)
图2.突变菌株的溶剂产量
总溶剂产量 (g/L) 葡萄糖利用 率 溶剂转化率 (g/g) 溶剂生成速 率(g/L/h)
0g/L 8g/L 10g/L 12g/L
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
0g/L 8g/L 10g/L 12g/L
4
6
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14
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0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Time (hours)
Time (hours)
图3. 外源添加丁醇对出发菌株生长的影响
图4. 外源添加丁醇对突变菌株生长的影响
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 60 80 100
Total Solvents Total Solvents Butanol Butanol Acetone Acetone Ethanol Ethanol
丁醇的发酵
为了解决以上所涉及的问题，现代工艺提出渗 透汽化-发酵耦合工艺的研究。所用到的构造 分离一发酵耦合生物反应器的膜有： HTPB-PU：疏水性端羟基聚丁二聚氨酯 PDMS／PVDF复合膜：中空纤维复合膜。
将PDMS(tetraethyl orthosilicate)／PVDF膜 组件分别与丙酮．丁醇间歇发酵和流加发酵耦 合，通过考察膜分离消除丙酮．丁醇发酵产物 抑制作用、膜分离对于丙酮丁醇发酵的糖利用 率、溶剂产率和溶剂产量等方面的影响。最终 得到以下结论：建立了渗透汽化．间歇发酵分 离耦合反应体系，
产溶剂期 丙酮丁醇梭菌生长处于稳定期，发酵液的 还原倾向增强，乙酸、丁酸等被还原成丙酮、 丁醇等新的产物，PH上升，进入产溶剂期。 主产物：丙酮、丁醇
产酸期代谢
乙酰-CoA在硫激酶，3-羟基丁酰-CoA脱氢酶、 巴豆酶和丁酰-CoA脱氢酶4种酶的催化下生成 丁酰-CoA，然后经磷酸丁酰转移酶(PTB)催化 丁酰-CoA生成丁酰磷酸盐，最后丁酰磷酸盐经 丁酸激酶去磷酸化，生成丁酸。五碳糖也可以 被丙酮丁醇梭菌利用，通过磷酸戊糖途径 (HMP)，转化为6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛， 进入EMP途径。
发酵液中产物的分离提取方法
沉淀法：有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、盐 析法、聚电解质沉淀法、非离子型聚合物沉淀 法等。 吸附法：物理吸附，化学吸附。 膜分离法：膜分离技术主要可以分为反渗透法 （RO）、超滤法（UF）、微滤法（MF）、渗透 汽化法（PV）、纳米滤法（NF）、渗析（DL） 和电渗析法（ED）等。 萃取法：溶剂萃取，双水相萃取
发酵丁醇的意义
意义： 丁醇的碳和氢含量更高，因此它的脂 溶性较好，可以更好的混合于汽油以及碳 氢化合物。同时，丁醇具有很高的能量密 度。由于蒸汽压力低，腐蚀性小，能够在 炼油厂进行混合，并通管道输送，因此， 丁醇作为生物燃料使非常的便利。
丁醇耐受菌株的筛选鉴定及异源丁醇合成研究的开题报告
丁醇耐受菌株的筛选鉴定及异源丁醇合成研究的开题报告一、研究背景与意义丁醇是一种重要的工业化合物，在某些领域如燃料、溶剂等具有广泛的应用价值。
然而，传统合成丁醇的方法多半是利用石油化学过程所得出的原材料，并且存在着较高的能源消耗和环境污染的现象。
因此，寻找替代原料或新的方法成为了工业领域中的热点问题。
异源丁醇生物合成是近年来发展起来的一种新方法，其通过利用微生物合成代谢途径生产目标产物丁醇，具有绿色、可再生等显著优势。
因此，在该领域的研究具有极为重要的科学意义和应用价值。
二、研究目的及内容本研究的主要目标是筛选和鉴定具有丁醇耐受性的微生物菌株，并研究其异源丁醇合成能力及机制。
具体内容包括：1. 利用常规方法，筛选具有丁醇耐受性的微生物菌株；2. 对筛选得到的菌株进行分子生物学鉴定及16S rRNA序列分析；3. 构建目标产物丁醇的异源生物合成系统，并进行表达及验证；4. 研究其异源丁醇合成机制，并探讨其影响因素和优化方法；5. 对丁醇的下游应用进行研究和开发。
三、预期研究成果本研究预期可以筛选出具有丁醇耐受性的微生物菌株，并构建其异源丁醇生物合成系统。
在此基础上，研究其异源丁醇生产能力及机制，并探讨其影响因素和优化方法。
最后，对丁醇的下游应用进行研究和开发，提供一种新的、可持续的生产工艺，从而促进绿色化学工业的发展。
四、研究方案和进度安排1. 前期调研和文献阅读，了解丁醇合成机理及相关研究进展（1个月）；2. 收集土样、水样等微生物样品，并进行分离培养（2个月）；3. 对筛选出的菌株进行分子生物学鉴定和16S rRNA序列分析（1个月）；4. 构建目标产品丁醇的异源生物合成系统，并进行表达及验证（3个月）；5. 研究其异源丁醇合成机制，探讨影响因素和优化方法（6个月）；6. 对丁醇的下游应用进行研究和开发（1个月）；7. 实验结果分析和撰写论文（3个月）。
五、经费和设备支持本研究需要使用PCR实验、基因克隆、蛋白表达、微生物分离等设备和试剂，预估总经费为10万元。
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目前 ， 丁醇主要 由化工合成法和生物发酵法生产 ， 化工合
成 以石油等化石能源为 原料 。随着 石油资源逐 渐枯竭 ， 原料 价格上涨 ， 以生物 质为原料发酵生 产丁醇 的技术表现 出明显 的优势 。丁醇生物发酵一般 是利用丙 酮 一丁醇梭菌 （ ｌ ｔｄ Ｃｏ ｒ — ｓｉ ｉｍ ａｅ ｂｔ ｉｍ） ｕ ｃ ｏｕ ｌ ｔ ｙ ｕ 及相关 变种 在严 格厌 氧条件 下进 行 的， 其
源 与 环 境 工 程 。 Ｅ—ｍ ｉ：ｈｂ８ ＠ １３ ｃｎ。 ａｌｚｌｓ６ ６ ．ｏｌ
期 ２个 阶段 ， 发酵初期 产生 大量的有机酸如 乙酸 、 丁酸等 ，Ｈ ｐ
值迅 速下降 ； 当达到一定 酸度 后 ， 入减酸期 ， 进 此阶段有机酸 被还 原 ， 产生大量溶剂 ， 主要为丁醇和丙酮。筛选优 良丁醇发
提高溶氧至 ３ｍ／Ｌ左右 即可满 足系统脱 氮除磷 要求 。（ ） ｖ ２
［］ ４ 张玉翠 ， 张雁秋 ， 张传 义 ， 等．厌 氧 一 替 Ｏ Ａ的序批式 膜生 物 交 ／ 反应器脱氮 除磷性 能 比较 ［ ］ Ｊ ．环境 污染与 防治 ，０９ ３ （ ） ２０ ， １ ３ ：
４ —４ ０ ３．
（ 石河 子大学 生命科学学 院 ， 新疆石河子 ８２ ０ ） ３ ０ ３
摘要： 根据丙酮 一丁醇细 菌能产 生耐高温芽孢 ， 酵过 程中前期 产酸 、 发 后期 还原产 生溶剂 的生理 代谢 特点 ， 建立
一
种简便 高效的筛选方法 。该方法先 以热处理 富集 芽孢 ， 再通过 溴 甲酚绿平 板鉴别 产酸能 力和美蓝褪 色判断还 原能 关键词 ： 丙酮 丁醇菌 ； 生物丁醇 ；快速筛选
一
５ ２一 ３
江苏农业科学
２１ ０ １年第 ３ ９卷第 ３期
张海黎 ， 高剑峰， 周 飞， 等．丁醇发酵细菌的快速筛选研究［ ］ Ｊ ．江苏农业科学 ，０ １ ３ ３ ：３ ２ １ ，９（ ） ５ ２—５４ ３
， 周 李景全 ， 芳 陈
主要 产 物 是 丁 醇 、 酮 和 乙醇 ， 量 比 例 约 为 ６ ： ： ， 称 丙 含 ３ １简 Ａ Ｂ或 Ａ Ｅ发 酵 。丙 酮 一丁醇 发 酵 过 程 分 为 增 酸 期 和 减 酸 Ｂ
与汽油调和 的配 比性 好 ； 能量密度与燃烧值 高 ， 与汽油相 当，
且具 有较低 的蒸气压 ； 经石 油管道输送 ， 可 在炼油 厂混 合 ； 腐
酵菌种是提高 丁醇作 为生 物燃 料经 济竞争 力 的重要 手段之
一
通信作者 ： 高剑峰 ， 教授 ， 博士生导师 ， 究方向为生物化学和新 能源 研
开 发 。 Ｅ—ｍ ｉ ｊ ｎｅｇ＠ ｓｚｅ ｕｅ 。 ａｌ ｉ ｆｎｇ ｈ．ｄ ．ｎ ：ａ
，
丁醇为 挥发性的小分 子 ， 以用 显色染料标记 ， 难 目前 常用
［］ ５ 张传 义， 张雁秋 ， 袁丽梅 ， ． Ｂ 厌氧／ 氧交替工 艺处 理生 等 Ｍ Ｒ一 缺
活污水 的试验研究 ［ ］ Ｊ ．中国矿 业大学学 报 ，０ ７，６（ ） ３ ７— ２０ ３ ３ ：４
３ ０． ５
当 Ｃ Ｐ降至 ３ ／ ４以下时 ， 由于交替 Ｏ Ａ的运行 方式本身 的溶 ／
收 稿 日期 ：０ ０—０ ２ １ ７—１ ９
基金项 目：０ ８年度教育部促进与美大 （ ２０ 美洲与大洋 洲） 区科研 合 地
作与高层次人才培养项 目（ 编号 ：２ ８ ０ ０ ） ２７— ２ ８ ２ 。
作者简介 ： 张海黎（ ９ ６ ） 男 ， １８ 一 ， 四川 广元人 ， 士 ， 硕 研究 方向为新 能
解氧就控制在较低水平 ， 碳源成为影响系统除磷的关键因素 ，
通 过 延 长 交 替 Ｏ Ａ 的运 行 时 间 ， ／ 强化 系统 反 硝 化 除 磷 可 在 一
［］ ６ 郑兴灿 ， 李亚新 ．污水 除磷脱 氮技术 ［ ．北京 ： 国建筑工 业 Ｍ］ 中
出版 社 ，９ ８ １９ ．
［］ ７ 李亚 静， 孙立平 ， 计元．Ｓ Ｒ法处 理低碳 源城市污 水除磷脱 氮 李 Ｂ
ｓａｃ ，９ ９，３ １ ：８ ８—２ ９ ． ｅｒｈ １９ ３ （２）２ ８ ８２
（ 上接 第 ５ １页 ） ３
磷的去除情况。主要结论如下 ： １ 交替 Ｏ Ａ的运行方 式可 （） ／ 以达到稳定高效的脱 氮除磷 效果 ， Ｃ Ｐ在 ２ 当 ／ ８—９ ５之 间变 化时 ， Ｏ对 系统 的除磷 性 能影 响较 大 ； Ｄ 当进 水磷 浓 度较 低 时， 低氧状态 即能达到除磷 目的 ， 随着 进水磷浓度 的提 高 ， 但
力， 筛选到 １ 株丁醇产量较 高的菌株 ｓｔ， 发酵检测 丁醇产量 ， ８ ３ ／ 。 ａ 经 ３ 达 ． ２ｇ Ｌ
丁醇是一种非常重要的有机溶剂和化 工原料 ， 作为溶剂 ，
目前 世 界 年 消 耗 量 超 过 ３０万 ｔ另 外 ， 醇 还 是 广 泛 用 于 涂 ０ ； 丁
料、 塑料和橡胶等产品的重要 原料… 。随着石油等化 石能源 枯竭 、 价格增长 ， 丁醇作 为燃料开始受 到重视 ， 为一种具有 成 潜力的新 型生物燃料 ， 被称 为第 ２代 生物燃料 。与 目前市场 上最 常见 生物燃料——燃料 乙醇相 比， 丁醇性质更接近烃类 ，
效果及规 律研 究 ［ ］ Ｊ ．天 津 城 市建 设 学 院学 报 ，０ ６，２（ ： ２ ０ １ ２）
ｌ ２—１ ５ １ ｌ．
定程度上缓解碳源不足的问题 ， 总磷 出水基本在 １ｍｇＬ以 使 ／
下 ； 当 Ｃ Ｐ＜２ ， 但 ／ ０时 总磷 的去 除率 急剧下 降 ， 出水 磷浓度在 ５ｍ ／ ｇ Ｌ以上 ， 仅靠 工艺参 数的调整 无法实现 同步脱氮 除磷 ，
中图分类号 ： ２６ ３ ￥ １． 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：０ ２—１０ （０ １０ ０ ３ ０ １０ ３ ２ ２ １ ）３— ５２— ３ 蚀性小 、 水溶性低等 ， 并且在 与汽 油混合时对 以水作为杂质的 宽容度大 ， 丁醇 的经济性较高 ， 能提高车辆 的燃油效率和行驶
里 程 一 。