高耐受性酿酒酵母的适应性驯化选育与发酵

作     者：刘安 王丹阳 王振 武小芬 齐慧 邓明 王克勤 陈亮 LIU An;WANG Danyang;WANG Zhen;WU Xiaofen;QI Hui;DENG Ming;WANG Keqin;CHEN Liang

作者机构：湖南农业科学院湖南省核农学与航天育种研究所湖南长沙410125 湖南农业科学院湖南省农业环境生态研究所湖南长沙410125 

出 版 物：《微生物学通报》 (Microbiology China)

年 卷 期：2024年第51卷第3期

页      面：1018-1032页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：湖南省自然科学基金青年基金(2022JJ40210) 湖南省农业科技创新项目(2022CX119) 

主　　题：酿酒酵母 适应性驯化 高胁迫环境 耐受性 糖醇转化率 

摘      要：【背景】酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是葡萄糖发酵产乙醇的重要菌株,然而在生物乙醇发酵过程中,常会出现高乙醇浓度、高糖、高温和低pH等胁迫环境,从而影响酿酒酵母菌株的发酵效果。【目的】获得乙醇耐受性及高温、高糖等相关耐受性能提高的优良菌株,并讨论驯化菌株和出发菌株的高糖发酵乙醇性能。【方法】采用高浓度乙醇胁迫环境逐步驯化实验室保存的酿酒酵母菌株(CICC 33068),通过对比驯化菌株和出发菌株在高浓度乙醇、高糖、高温和低pH环境中的生长曲线及高糖发酵乙醇性能,探讨驯化菌株的高耐受特性。【结果】相较于出发菌株,获得的驯化菌株可在含13%乙醇的液体培养基中生长,并保持完整的细胞生长周期和细胞形态,能耐受葡萄糖浓度450 g/L、温度45℃和pH 3.5。该驯化菌株能够在糖浓度450 g/L、45℃和pH 3.5的环境下生长,糖醇转化率可达79.22%,较出发菌株提高7.72%,通过检测相关基因表达发现,该菌株耐受性能提高与胞内海藻糖合成代谢上调相关。【结论】获得了具有耐受高浓度乙醇、高糖、高温和低pH特性的优良酿酒酵母菌株,该菌株通过上调菌株胞内海藻糖合成代谢提高耐受性能,使其发酵高浓度葡萄糖的能力显著高于出发菌株,可为后续其他菌株的驯化筛选提供研究基础。