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

1、利用自然界豐富的木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇對(duì)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(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的最重要因素;它們相互作用,共同決定了最適產(chǎn)醇工藝。本研究首先構(gòu)建了高效表達(dá)β-葡萄糖苷酶(beta-glucosidase,簡(jiǎn)稱BG)—與纖維素酶有協(xié)同作用的關(guān)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(píng)價(jià)和比較了工程菌株與非工程菌株從玉米芯產(chǎn)醇的最適工藝;

2、最后評(píng)價(jià)和比較了其它營(yíng)養(yǎng)添加物對(duì)發(fā)酵菌株產(chǎn)醇效率的影響。
　　本研究選用釀酒酵母染色體上有數(shù)百個(gè)拷貝數(shù)的δ序列為整合位點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)室已有的、優(yōu)化的棘孢曲霉BG基因表達(dá)盒整合到釀酒酵母實(shí)驗(yàn)室菌株W303-1A的染色體上,篩選得到高效表達(dá)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(jīng)酸堿預(yù)處理玉米芯的酶解實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上進(jìn)行了菌株45＃和W303-1A、工業(yè)菌株Angel利用酸堿預(yù)處理玉米芯產(chǎn)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(duì)菌株45＃不添加BG)。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yíng)養(yǎng)物添加兼接種量對(duì)利用玉米芯發(fā)酵產(chǎn)醇的影響研究結(jié)果表明:營(yíng)養(yǎng)物添加的效應(yīng)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(yīng);接種量0.1g/kg下,添加尿素沒有效應(yīng),但添加玉米漿顯著促進(jìn)了發(fā)酵產(chǎn)醇;接種量1g/kg下,尿素和玉米漿都在一定