纖維二糖利用工程菌株發(fā)酵玉米芯產醇的工藝及營養(yǎng)研究.pdf

1、利用自然界豐富的木質纖維素生產燃料乙醇對于緩解世界上的能源和環(huán)境問題意義重大。底物、酶及酶解、發(fā)酵菌株及發(fā)酵,都是影響纖維素乙醇生產效率和生產成本的最重要因素;它們相互作用,共同決定了最適產醇工藝。本研究首先構建了高效表達β-葡萄糖苷酶(beta-glucosidase,簡稱BG)—與纖維素酶有協(xié)同作用的關鍵組分—的釀酒酵母工程菌株,然后在優(yōu)化的纖維素酶和BG劑量、添加尿素的情況下評價和比較了工程菌株與非工程菌株從玉米芯產醇的最適工藝;

2、最后評價和比較了其它營養(yǎng)添加物對發(fā)酵菌株產醇效率的影響。
　　本研究選用釀酒酵母染色體上有數(shù)百個拷貝數(shù)的δ序列為整合位點,將實驗室已有的、優(yōu)化的棘孢曲霉BG基因表達盒整合到釀酒酵母實驗室菌株W303-1A的染色體上,篩選得到高效表達BG的菌株45＃。此菌株在發(fā)酵24h耗盡2％(w/w,下同)的纖維二糖,最大乙醇濃度0.79%,乙醇得率為理論值的73.7%(相同條件下此菌株在發(fā)酵24h耗盡2%的葡萄糖,乙醇得率為理論值的78.2%)

3、。
　　經酸堿預處理玉米芯的酶解實驗確定了優(yōu)化的纖維素酶劑量(10FPU/g biomass)和BG劑量(5U/g biomass)。在此基礎上進行了菌株45＃和W303-1A、工業(yè)菌株Angel利用酸堿預處理玉米芯產醇的工藝優(yōu)化與比較(固含量10%,接種量1g/kg,尿素0.33g/kg,對菌株45＃不添加BG)。實驗結果表明:W303-1A和Angel的最優(yōu)工藝為分步糖化發(fā)酵(SHF),最大乙醇濃度分別為3.22%和3.69%

4、,乙醇得率分別為理論值的75.6%和86.8%,而菌株45＃以同步糖化發(fā)酵(SSF)工藝為佳,最大乙醇濃度為3.31%,乙醇得率為理論值的77.7%。
　　尿素以外的營養(yǎng)物添加兼接種量對利用玉米芯發(fā)酵產醇的影響研究結果表明:營養(yǎng)物添加的效應極大地受接種量和菌株影響。接種量5g/kg下,添加尿素和玉米漿均沒有明顯的效應;接種量0.1g/kg下,添加尿素沒有效應,但添加玉米漿顯著促進了發(fā)酵產醇;接種量1g/kg下,尿素和玉米漿都在一定