重組釀酒酵母14號(hào)菌株同步糖化發(fā)酵玉米秸稈生產(chǎn)乙醇和單細(xì)胞蛋白.pdf

1、木質(zhì)纖維素是地球上儲(chǔ)量最豐富的可再生資源，充分利用該資源進(jìn)行秸稈燃料乙醇和秸稈單細(xì)胞蛋白的開(kāi)發(fā)，對(duì)緩解由于人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的能源匱乏、糧食不足以及環(huán)境惡化問(wèn)題等方面都有非常重要的意義。本研究開(kāi)發(fā)了以一株通過(guò)基因組重排方法構(gòu)建的重組釀酒酵母14號(hào)菌株(Saccharomyces cerevisiae Str.14)發(fā)酵秸稈生產(chǎn)乙醇和單細(xì)胞蛋白的工藝，達(dá)到了較高的秸稈綜合利用率?，F(xiàn)將主要成果詳述如下:
　　1.分別進(jìn)行了重組釀

2、酒酵母Str.14與兩個(gè)親本菌株對(duì)葡萄糖、甘露糖、半乳糖等己糖，木糖、阿拉伯糖等戊糖，纖維二糖、蔗糖等二糖的利用能力的檢測(cè)。結(jié)果表明，Str.14獲得了兩個(gè)親本菌株的優(yōu)良性狀，可以良好利用上述七種糖，特別是對(duì)釀酒酵母無(wú)法利用的木糖、阿拉伯糖和纖維二糖利用能力強(qiáng)。
　　2.分別對(duì)Str.14木糖、葡萄糖培養(yǎng)基中，在好氧、厭氧兩種條件下的上罐發(fā)酵能力進(jìn)行檢測(cè)，葡萄糖好氧生產(chǎn)干菌體得率為0.47 g/g，葡萄糖厭氧發(fā)酵乙醇得率為0.50

3、 g/g，木糖好氧生產(chǎn)干菌體得率為0.46 g/g，木糖微好氧發(fā)酵木糖醇得率為0.31 g/g。該結(jié)果表明重組酵母14菌株在好氧條件下具有利用葡萄糖和木糖高效轉(zhuǎn)化單細(xì)胞蛋白的能力，在微好氧條件下具有利用木糖高效轉(zhuǎn)化木糖醇的能力，在厭氧條件下具有利用葡萄糖高效轉(zhuǎn)化乙醇的能力。
　　3.在5-L發(fā)酵罐中多次利用Str.14進(jìn)行混合糖模擬玉米秸稈發(fā)酵，并研究了不同濃度的乙醇對(duì)Str.14的影響。結(jié)果表明，濃度為2％-3％的乙醇就會(huì)對(duì)菌株

4、的木糖好氧生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致木糖消耗速度明顯下降，但木糖還可以被緩慢利用轉(zhuǎn)化為菌體。當(dāng)乙醇濃度高于4％時(shí)，木糖不能被菌株利用，好氧生長(zhǎng)完全被抑制。在模擬玉米秸稈發(fā)酵中，厭氧發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行蒸餾除去乙醇，再繼續(xù)進(jìn)行好氧發(fā)酵，厭氧發(fā)酵乙醇對(duì)于葡萄糖的得率達(dá)到0.46 g/g，產(chǎn)率為1.14 g/L/h。好氧發(fā)酵菌體對(duì)木糖的得率為0.29 g/g，還產(chǎn)生了0.17 g/g的木糖醇和0.06 g/g的甘油。
　　4.建立了一套完整的農(nóng)作物秸

5、稈綜合利用工藝流程:秸稈用NaOH堿處理并水洗，去除抑制劑后同步糖化補(bǔ)料發(fā)酵，先進(jìn)行厭氧發(fā)酵利用葡萄糖生產(chǎn)乙醇，蒸餾后秸稈及秸稈水解物的殘留物進(jìn)行好氧發(fā)酵，利用木糖生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。在5-L發(fā)酵罐中利用Str.14進(jìn)行終濃度為133 g/L的堿處理水洗玉米秸稈同步糖化補(bǔ)料發(fā)酵，在厭氧發(fā)酵階段，乙醇濃度達(dá)到35.83 g/L，在好氧生長(zhǎng)階段，菌體干重濃度達(dá)到23.63 g/L，乙醇和干菌體相對(duì)于秸稈的綜合得率達(dá)到0.45 g/g秸稈。在終濃