用基因组改组技术改良发酵木糖酵母Candida tropicalis XY-19的耐乙醇性能

Candida tropicalis XY-19是一株具有优良乙醇发酵性能的发酵木糖酵母,其发酵葡萄糖产乙醇性能与目前酒精工业生产菌种--安琪酒精酵母相近,但XY-19的耐乙醇性能远比安琪酒精酵母差,XY-19在含有超过7%（v/v）乙醇的培养基中不能生长。以XY-19为出发菌株,经紫外线诱变获得了5株能在7.5%（v/v）乙醇的培养基中旺盛生长的突变株,经Co-60诱变获得了8株能在含8%（v/v）乙醇的培养基中旺盛生长的突变株。然后,以紫外线诱变得到的5株菌和Co-60诱变得到的8株菌及耐乙醇性能较好的酿酒酵母（S.cerevisae Angel,S.cerevisae4608和S.cerevisae172）为出发菌株,经过4轮Genome shuffling结合木糖乙醇梯度平板的筛选,获得了4株（G3-13,G3-18,G3-57和G3-60）能够在12%乙醇平板上生长的菌株,其乙醇耐受性比野生菌株XY-19提高了71%,为将XY-19进一步开发成纤维质乙醇发酵的生产菌种奠定基础。本研究结果进一步体现了Genome shuffling技术在改良如乙醇耐受性等多基因控制性状上的突出优势,为工业生产菌种的快速有效改良提供了一种有效的方法。     

耐高温东方伊萨酵母乙醇发酵特性

燃料乙醇作为一种可再生清洁能源,越来越受到人们的广泛关注,选育出一株耐高温乙醇发酵菌株对于提高乙醇发酵效率、降低能耗和生产成本具有重要意义。该文对分离自烟叶腐解物中的耐高温乙醇发酵菌株HN-1进行生理生化特性试验及分子生物学鉴定,并对其发酵特性进行初步研究。结果表明:HN-1菌株为东方伊萨酵母,能够利用葡萄糖和果糖发酵生产乙醇,但不能利用木糖、半乳糖等。该菌株的最适生长温度为38℃,乙醇发酵的合适温度范围为38~45℃,且随着发酵温度的升高,乙醇生成速率加快,发酵时间缩短。38℃乙醇发酵的最适葡萄糖浓度为120 g/L,乙醇产量为58.19 g/L,乙醇产率为0.460 g/g。利用玉米秸秆水解液发酵,乙醇产量为20.74 g/L,乙醇产率为0.468 g/g,达到葡萄糖理论转化率的91.6%。该研究为生物乙醇的高温发酵提供了宝贵的菌种资源和技术支撑。     

基于~(60)Co-γ射线辐照的木糖乙醇发酵差异性突变菌株筛选及其发酵特性

本研究利用60Co-γ辐射源对树干毕赤酵母CICC1960进行辐照诱变,获取木糖乙醇发酵优良菌株和差异性突变菌株群体,为进一步利用比较基因组学方法深入研究木糖乙醇代谢机制提供菌种材料。经筛选获得7株木糖乙醇转化差异性突变菌株,以乙醇木糖比为指标,可将各突变菌株的发酵能力由高到低排列为:a1、X4、i11、K2、X21、CICC1960、a11、c10,乙醇木糖比均值分别为0.3143、0.3037;0.2911、0.2678、0.2578、0.2311、0.2230、0.1220。其中菌株a1、X4、i11为优良菌株,菌株a1在发酵72h时乙醇产量达到顶峰15.6 g·L-1,高出出发菌株140%,乙醇木糖比高出出发菌株37.9%;菌株X4在发酵60h时乙醇产量达到顶峰15.4 g·L-1,高出出发菌株234.8%,乙醇木糖比高出出发菌株33.1%;菌株i11在发酵60h时乙醇产量达到顶峰14.8 g·L-1,高出出发菌株221.7%,乙醇木糖比高出出发菌株29%。     

代谢木糖的重组工业酿酒酵母构建及其乙醇发酵

为了使工业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)能直接利用木糖发酵乙醇,本研究设计带有 kanMX和ura两种不同筛选标记的强启动子TPI的载体,并将启动子插入木酮糖激酶(xylulokinase gene,XKS1)及非氧化磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway, PPP)关键基因之前,并构建木糖异构酶基因(xylose isomerase gene,XylA)表达载体pYES2-FBA-xylA,将该载体转入XKS1及PPP关键基因增强表达的重组菌株,XylA在工业酿酒酵母里成功表达,其活性为0.39 U/mg蛋白.qRT-PCR结果显示,XKS1及PPP四个关键基因TAL、RPE、RKI和TKL分别比出发菌株表达量提高4.08、1.62、3.98、17.36和4.17倍.重组菌株葡萄糖和木糖共发酵,重组菌株木糖代谢比原始菌株提高17.64％;研究结果表明,通过增强木糖代谢流关键基因的表达以及XI的表达,使工业酿酒酵母获得直接代谢木糖能力,这为工业酿酒酵母生产纤维素乙醇提供参考.     

高压脉冲电场对酿酒酵母发酵能力的影响

为探究高压脉冲电场(PEF)在酒精发酵工业上的实际应用,本研究以酿酒酵母为试验材料,在设定脉宽、频率、作用时间等参数不变的条件下,以电场强度为唯一变量,分别采用电场强度为1、6 kV·cm^-1的PEF对酵母进行预处理。通过检测发酵底液中酵母生长量、葡萄糖消耗量和乙醇产出量的变化,探究PEF对酿酒酵母发酵能力的影响。结果表明,经12 h发酵后,在电场强度为1 kV·cm^-1的PEF刺激作用下,酿酒酵母葡萄糖消耗量提高了10.18%,乙醇产出量提高了11.05%;当电场强度为6 kV·cm^-1时,葡萄糖消耗量和乙醇产出量均降低。本研究结果为提高酿酒酵母的发酵能力提供了一种新方法。     

固定化酵母粒子强化及其对甜高梁茎秆汁液乙醇发酵的影响

采用正交试验设计开展了三亚乙基四胺(TTA)和戊二醛(GLU)的浓度和处理时间对海藻酸钙固定化酵母粒子的化学强度影响的试验研究,并以甜高粱茎秆汁液为原料,在5 L的反应器中进行乙醇发酵试验,考察强化后的固定化酵母粒子对乙醇发酵的影响.结果表明,最优的固定酵母粒子强化处理的方案为TTA浓度为0.5%,处理时间为120 min;GLU浓度为0.5%,处理时间为8 min.连续8批次的甜高粱茎秆汁液乙醇发酵试验结果表明,最优组合强化后固定化酵母粒子用于乙醇发酵时,平均乙醇得率和变异系数(CV%)分别为84.78%和8.08%,而未强化的固定化酵母籽子为84.32%和9.68%,可见,最优组合强化后的固定化酵母粒子的发酵性能略优于未强化的固定化酵母籽子.该文为固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取生物乙醇技术的研究提供了参考.     

固定化酵母粒子强化及其对甜高粱茎秆汁液乙醇发酵的影响

采用正交试验设计开展了三亚乙基四胺(TTA)和戊二醛(GLU)的浓度和处理时间对海藻酸钙固定化酵母粒子的化学强度影响的试验研究，并以甜高粱茎秆汁液为原料，在5 L的反应器中进行乙醇发酵试验，考察强化后的固定化酵母粒子对乙醇发酵的影响。结果表明，最优的固定酵母粒子强化处理的方案为：TTA浓度为0.5%，处理时间为120 min；GLU浓度为0.5%，处理时间为8 min。连续8批次的甜高粱茎秆汁液乙醇发酵试验结果表明，最优组合强化后固定化酵母粒子用于乙醇发酵时，平均乙醇得率和变异系数(CV%)分别为84.78%和8.08%，而未强化的固定化酵母籽子为84.32%和9.68%，可见，最优组合强化后的固定化酵母粒子的发酵性能略优于未强化的固定化酵母籽子。该文为固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取生物乙醇技术的研究提供了参考。     

抗菌肽基因在毕赤酵母中分泌表达及其条件优化

用化学合成法合成了以酵母偏爱密码子编码的抗菌肽cecropinA(1-8)-melittin(1-18)基因片段,合成片段与酵母表达载体pPIC9K重组,构建胞外分泌表达载体pPIC9K-came,电击法转化毕赤酵母(Pichiapastoris)SMD1168宿主菌,对CAME抗菌肽重组酵母菌的摇瓶发酵条件进行了优化。结果表明,酵母表达抗菌肽具有抗菌活性且溶血活性显著降低;重组酵母在含2%葡萄糖pH7.0的YPD培养液中,250r/min震荡培养24h后,重组酵母菌的A600为6.0时,经0.5%甲醇在28℃条件下诱导48h能够诱导产生较高抗菌活性的抗菌肽。     

木质纤维素乙醇发酵研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。本文重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。     

甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇的工艺优化研究

为了开发新型生物质能源,研究了用甜高粱茎秆生产燃料乙醇的工艺参数,在单因素试验的基础上用正交试验进行工艺参数的优化。结果表明,发酵温度、pH值、酵母营养盐对甜高粱秆固态发酵乙醇产率、起酵速度和发酵周期有显著影响;而酵母类型和装料系数只影响乙醇产率和起酵速度,对发酵周期无明显影响。试验中当装料系数为80%、pH 3.5、采用丹宝利酵母,添加营养盐2进行发酵时,最佳工艺参数为：发酵温度为22℃或25℃,营养盐添加量为0.02%,酵母接种量为0.08%,在此条件下发酵,最高酒精度可达6.6%（V/V）。该研究结果为中国燃料乙醇的发展提供科学依据。