構(gòu)建高效利用纖維二糖釀酒酵母的研究.pdf

1、同步糖化發(fā)酵在纖維素乙醇的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但是在同步糖化發(fā)酵的過程中存在兩個瓶頸問題：酶解過程中產(chǎn)生的纖維二糖抑制纖維素酶的活性；釀酒酵母的最適發(fā)酵溫度與纖維素酶的最適溫度不匹配。
　　在本研究中，表達(dá)纖維二糖轉(zhuǎn)運蛋白（CDT）和β-葡萄糖苷酶（BGL）的基因被整合到酵母質(zhì)粒pRS426上，將所得質(zhì)粒pRS426-cdt-1-gh1-1導(dǎo)入到工業(yè)釀酒酵母SyBE001601中獲得菌株SyBE001602。對菌株SyBE00160

2、2進(jìn)行進(jìn)化工程改造后得到菌株SyBE001603。與SyBE001602相比，SyBE001603的糖耗速率提高了1.8倍，達(dá)到2.35 g/L/h，乙醇產(chǎn)率提升了3.9倍，達(dá)到1.17 g/L/h，CDT的基因表達(dá)量提升了5.74倍，BGL的基因表達(dá)量提升了0.21倍。將CDT與BGL的基因在五個實驗室底盤菌株中進(jìn)行過表達(dá)以研究CDT與BGL的基因表達(dá)量對菌株纖維二糖利用能力的影響，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)CDT與BGL的基因都會提高菌株的纖維二糖

3、利用能力，但是提高的程度與底盤菌株的基因背景有關(guān)。
　　對菌株 SyBE001603的發(fā)酵性能進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)菌株在38℃條件下纖維二糖利用速率與30℃條件下利用速率基本一致，在34℃條件下菌株具有最高的發(fā)酵速率，在42℃條件下依然可以在30小時內(nèi)將糖耗完。當(dāng)纖維二糖濃度為80 g/L時，在34℃條件菌株的纖維二糖消耗速率可以達(dá)到3.67 g/L/h，在38℃條件仍可達(dá)到3.04 g/L/h。在pH為4.5的環(huán)境中菌株仍然可以正常生

4、長，當(dāng)pH大于5時菌株具有較快的生長速率。將菌株SyBE001603應(yīng)用于同步糖化發(fā)酵中，可以發(fā)現(xiàn)同步糖化發(fā)酵過程中纖維二糖的積累被消除，纖維二糖對纖維素酶的抑制作用被解除，乙醇的產(chǎn)率顯著提高，最終乙醇的得率提高了23％。
　　菌株SyBE001603對纖維素水解液中的抑制劑也具有一定的耐受能力。在纖維二糖作為單一碳源的條件下，菌株可以分別耐受3 g/L糠醛、1.5 g/L苯酚、4 g/L乙酸以及含有2 g/L糠醛、0.8 g/L