木質纖維素預處理產生抑制物對絮凝酵母SPSC01乙醇發(fā)酵的影響.pdf

1、燃料乙醇是國內外廣泛研究的液體燃料，對于緩解能源危機和環(huán)境污染具有長遠意義。木質纖維素類生物質以其資源豐富和廉價等優(yōu)點，成為生物乙醇大規(guī)模生產的原料來源。釀酒酵母是一種長期廣泛應用于酒精發(fā)酵的微生物，生物質的預處理過程產生的毒性副產物，比如糠醛、5-羥甲基糠醛（5-HMF）等，嚴重抑制酵母生長和乙醇發(fā)酵。因此，研究抑制物間的協(xié)同機理及構建高耐受性酵母菌株具有現(xiàn)實作用和重要意義。
　　本文以絮凝酵母SPSC01敲除FLO1基因突變株

2、（游離酵母3141）為對照，研究了呋喃類化合物、酚類化合物、有機酸類中的代表性物質單獨添加對絮凝酵母SPSC01生長、乙醇發(fā)酵的影響，進而探究了兩兩抑制物間的協(xié)同作用。除5-HMF外，SPSC01耐受甲酸、乙酸、糠醛、香草酸和香草醛的能力均較游離酵母3141強，同一抑制物不同濃度對酵母生長的抑制規(guī)律與乙醇基本相同。進一步對乙醇發(fā)酵副產物進行分析發(fā)現(xiàn)，抑制物均能引起發(fā)酵液中琥珀酸和甘油含量的減少，且同濃度抑制物條件下SPSC01發(fā)酵副產物

3、變化程度較3141小，這與抑制物對酵母生長的抑制規(guī)律相一致。
　　其次，通過實驗研究得出了甲酸和5-HMF（SPSC01：5.48，3141：6.85，摩爾比）、香草酸和糠醛（SPSC01：1.14，3141：1.14，摩爾比）兩種抑制物組合對酵母生長的協(xié)同影響。且當兩者在協(xié)同作用下抑制率大于50%時，SPSC01的耐性強于3141。對發(fā)酵液中代謝副產物分析發(fā)現(xiàn)，相比于單一抑制物，甲酸和5-HMF、糠醛和香草酸混合添加后，甘油和琥

4、珀酸濃度下降的幅度更大。進一步對胞內SOD、CAT、ADH酶活及ATP含量進行了測定，與無抑制物添加的對照組相比，無論抑制物單體還是混合添加均能引起酵母胞內所有酶活的降低，且這三種酶對香草酸最敏感，甲酸、5-HMF對SPSC01和3141胞內ADH酶活和ATP含量具有協(xié)同抑制作用，但對3141的協(xié)同抑制作用更強。
　　最后，過表達長鏈鞘氨醇堿激酶基因 LCB4(YOR171C)能夠提高模式釀酒酵母S288c的糠醛、香草醛和乙酸耐受