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嵌合纤维小体酵母菌群同步糖化发酵木质纤维素产乙醇的研究

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太阳能学报 2021年第1期42卷 342-347页

作者：杜济良刘磊万平杨秀山田沈首都师范大学生命科学学院北京100048

为探究CBP酿酒酵母菌群表面展示嵌合纤维小体的协同作用,该文通过组装纤维素酶和半纤维素酶进行木质纤维素乙醇发酵的性能,构建由分别可表面展示纤维素酶嵌合纤维小体(由支架蛋白ScafI,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶构成)和... 详细信息

为探究CBP酿酒酵母菌群表面展示嵌合纤维小体的协同作用,该文通过组装纤维素酶和半纤维素酶进行木质纤维素乙醇发酵的性能,构建由分别可表面展示纤维素酶嵌合纤维小体(由支架蛋白ScafI,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶构成)和半纤维素酶嵌合纤维小体(由支架蛋白ScafII,内切木聚糖酶和外切木糖苷酶构成)的重组酿酒酵母菌EBY100株组成的CBP菌群。通过蛋白质的SDS-PAGE、Western Bolt验证、酶活性测定、细胞表面定位和纤维小体组装效率分析,证明了融合蛋白能够以活性形式组装成2种形式的嵌合纤维小体。以蒸汽爆破玉米秸秆为底物进行同步糖化发酵产乙醇,96 h时最大乙醇产量达到0.673 g/L,消耗每克碳水化合物的乙醇产量0.255 g,相当于乙醇产率理论值的50.1%,协同因子为1.06。结果证明两株酵母细胞表面的不同类型嵌合纤维小体在水解木质纤维素过程中存在明显的协同促进作用。

关键词：酿酒酵母纤维素乙醇生物质细胞表面展示嵌合纤维小体统合生物加工

酿酒酵母纤维素乙醇统合加工(CBP)的策略及研究进展

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生物工程学报 2010年第7期26卷 870-879页

作者：徐丽丽沈煜鲍晓明山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100

木质纤维素乙醇的统合生物加工过程(Consolidated bioprocessing,CBP)是将纤维素酶和半纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合或部分组合,通过一种微生物完成。统合生物加工过程有利于降低生物转化过程的成本,越来越受到研究者的... 详细信息

木质纤维素乙醇的统合生物加工过程(Consolidated bioprocessing,CBP)是将纤维素酶和半纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合或部分组合,通过一种微生物完成。统合生物加工过程有利于降低生物转化过程的成本,越来越受到研究者的普遍关注。酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae是传统的乙醇发酵菌株。介绍了影响外源基因在酿酒酵母中表达水平的因素,纤维素酶和半纤维素酶在酿酒酵母中表达研究进展及利用酿酒酵母统合加工纤维素乙醇的策略。

关键词：木质纤维素统合生物加工纤维素酶系纤维素乙醇酿酒酵母

酿酒酵母细胞表面展示技术在燃料乙醇生产中的应用及研究进展

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生物工程学报 2012年第8期28卷 901-911页

作者：杨非曹萌金怡杨秀山田沈首都师范大学生命科学学院北京100048

酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae细胞表面展示表达系统是一种固定化表达异源蛋白质的真核展示系统,具有糖基化作用及蛋白翻译后折叠等优势,更利于基因工程操作。近年来,酵母细胞表面工程作为一种新兴策略来固定化淀粉水解酶、纤维素... 详细信息

酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae细胞表面展示表达系统是一种固定化表达异源蛋白质的真核展示系统,具有糖基化作用及蛋白翻译后折叠等优势,更利于基因工程操作。近年来,酵母细胞表面工程作为一种新兴策略来固定化淀粉水解酶、纤维素水解酶以及木聚糖降解酶,从而应用于燃料乙醇的生产。文中着重介绍了酵母细胞表面展示系统的基本原理、研究现状以及在生物乙醇生产中的应用前景及所面临的挑战。

关键词：酵母细胞表面展示生物乙醇淀粉分解酶纤维素分解酶统合生物加工

鸡尾酒δ整合策略构建表达三类纤维素酶的酿酒酵母工程菌株及初步评价

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中国生物工程杂志 2016年第11期36卷 54-62页

作者：梁向南张鲲邹少兰王建军马媛媛洪解放天津大学化工学院天津300072 天津大学石化中心天津300072

木质纤维素乙醇具有替代化石燃料的潜力,其生产过程包括生物质预处理、纤维素酶生产、水解和发酵等多个步骤。将纤维素酶生产、水解和发酵组合在一起的统合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)由于能降低水解和发酵成本而具... 详细信息

木质纤维素乙醇具有替代化石燃料的潜力,其生产过程包括生物质预处理、纤维素酶生产、水解和发酵等多个步骤。将纤维素酶生产、水解和发酵组合在一起的统合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)由于能降低水解和发酵成本而具有应用于纤维素乙醇生产的潜力,该技术的关键是构建能有效降解纤维素的工程菌株,而构建表达纤维素酶的酿酒酵母即是其中一种选择。采用鸡尾酒多拷贝δ整合的策略将7种纤维素酶基因(Trichoderma reesei cbh1、cbh2和egl2,Aspergillus aculeatus cbh1、egl1和bgl1)表达盒整合至酿酒酵母W303-1A染色体上,经4轮整合筛选得到菌株LA1、LA2、LA3和LA4。对这4个菌株进行纤维素酶活性测定,结果表明从LA1到LA3各种纤维素酶活性呈递增趋势,而LA4的酶活性与LA3的酶活水平相当。对菌株LA3进行酸碱预处理玉米芯料的发酵评价,结果表明:1在外加商品化纤维素酶的情况下,与对照菌株W303-1A和AADY相比,LA3能有效利用纤维素料发酵产醇;2与分步整合的菌株W3相比,发酵性能更优;3培养基中的营养成分影响菌株发酵性能。这些结果表明,鸡尾酒δ整合是一种有效的构建酿酒酵母CBP菌株的方法。

关键词：纤维素酶统合生物加工酿酒酵母鸡尾酒δ整合纤维素乙醇

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纤维素酶在酿酒酵母中的表达研究

中国生物工程杂志 2014年第6期34卷 75-83页

作者：杨华军邹少兰刘成马媛媛马向霞洪解放天津大学化工学院天津300072 天津大学石化中心天津300072 天津市医药集团技术发展有限公司天津300193

统合生物加工过程(Consolidated bioprocessing,CBP)具有应用于纤维素乙醇生产的潜力,而该技术的关键是构建能有效降解纤维素的工程菌株。酿酒酵母是传统的乙醇发酵菌株,作为CBP宿主菌株具有很多优势,因此在酿酒酵母中表达纤维素酶引起... 详细信息

统合生物加工过程(Consolidated bioprocessing,CBP)具有应用于纤维素乙醇生产的潜力,而该技术的关键是构建能有效降解纤维素的工程菌株。酿酒酵母是传统的乙醇发酵菌株,作为CBP宿主菌株具有很多优势,因此在酿酒酵母中表达纤维素酶引起研究者的普遍关注。综述了纤维素酶基因在酿酒酵母中表达的影响因素,包括基因表达盒表达元件(启动子、信号肽和终止子等)、纤维素酶基因拷贝数及存在形式以及纤维素酶基因来源等,并对一种和多种纤维素酶基因在酿酒酵母中的表达及构建得到的CBP菌株研究进展做了简要介绍。

关键词：纤维素酶统合生物加工酿酒酵母纤维素乙醇

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耐乙醇纤维素酶的筛选、表达及性质研究

耐乙醇纤维素酶的筛选、表达及性质研究

作者：胡晴雯云南大学

学位级别：硕士

统合生物加工过程是一种极具潜力的纤维素乙醇生产工艺,在该工艺中,纤维素的水解及乙醇发酵同时进行,并由同一种微生物完成。纤维素酶在纤维素的水解过程中发挥着至关重要的作用,然而随着产物乙醇的不断积累,发酵液中较高浓度的乙醇会... 详细信息

统合生物加工过程是一种极具潜力的纤维素乙醇生产工艺,在该工艺中,纤维素的水解及乙醇发酵同时进行,并由同一种微生物完成。纤维素酶在纤维素的水解过程中发挥着至关重要的作用,然而随着产物乙醇的不断积累,发酵液中较高浓度的乙醇会使纤维素酶的活性降低。因此,纤维素酶的乙醇耐受性是统合生物加工过程需要解决的一个问题。本研究以筛选耐乙醇、高活性的纤维素酶为目的,对贵州一酒厂的土壤样品及实验室已分离得到的高纤维素酶活性菌株进行了分离筛选,并对筛选到的耐乙醇纤维素酶基因进行了原核及真核表达。在对酒厂土壤样品的分离筛选中,共分离到了分布于36个属75个种的224株菌,其中63%的菌株能耐受8%以上浓度的乙醇,21%的菌株在较高浓度的乙醇环境中表现出纤维素酶活性。通过进一步的筛选,共得到3株在10%乙醇浓度下仍具有较高纤维素酶活性的菌株。经初步表达及乙醇耐受性比较,最终筛选出来源于Thermobifida halotoleransYIM 90462T的乙醇耐受度更高的纤维素内切酶进行后续研究。对筛选出的耐乙醇纤维素内切酶基因ThCel6A进行原核表达纯化及性质研究。该纤维素内切酶由443个氨基酸组成,分子量大小约为45.9kDa,蛋白结构中存在一个第六家族的糖苷水解酶结构域和一个第二家族的纤维素结合结构域。重组表达后的ThCel6A酶最适反应温度和pH分别为55℃,pH8.5,比活力高达34.5U/mg,在15%的NaCl和20%的乙醇中均能保持90%以上的活性,对盐和乙醇的耐受性较好。将纤维素内切酶基因ThCel6A导入毕赤酵母中进行真核表达,成功构建了可分泌耐乙醇纤维素内切酶的酵母菌株。得到的重组酵母C1可将YPGC液体培养基中的羧甲基纤维素水解为还原糖,其在发酵十一天时还原糖含量达到最大,为1.51g/l。重组酵母所表达的ThCel6A酶在表达三天后酶活力达到最大,为0.86IU/ml,其最适反应温度和pH分别为55℃,pH8.5,与原核表达时的最适反应条件一致。本研究着眼于纤维素酶的乙醇耐受性,筛选表达了一个耐乙醇的纤维素内切酶,并构建了具有纤维素内切酶活性的重组毕赤酵母,为纤维素乙醇的统合生物加工生产提供了良好的酶资源。

关键词：纤维素酶乙醇耐受统合生物加工纤维素乙醇

过程整合强化斯达氏油脂酵母利用廉价原料产微生物油脂的研究

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过程整合强化斯达氏油脂酵母利用廉价原料产微生物油脂的研究

作者：苟庆玲武汉科技大学

学位级别：硕士

微生物油脂,尤其是产油酵母生产的油脂,其脂肪酸组成与动植物油脂相似,在生物柴油、食品添加剂、油脂化学品等领域具有光明的应用前景。产油微生物可以利用廉价的底物,如农业剩余物、粗甘油和工业废水废渣等生产微生物油脂。然而,当前... 详细信息

微生物油脂,尤其是产油酵母生产的油脂,其脂肪酸组成与动植物油脂相似,在生物柴油、食品添加剂、油脂化学品等领域具有光明的应用前景。产油微生物可以利用廉价的底物,如农业剩余物、粗甘油和工业废水废渣等生产微生物油脂。然而,当前微生物油脂生产技术存在着原料成本高、油脂产量低、工艺复杂等突出问题,极大地限制了其商业化生产。本论文结合斯达氏油脂酵母Lipomyces starkeyi AS 2.1560代谢各种复杂廉价原料的特性,通过过程整合技术,简化油脂生产工艺流程、减少酶成本和强化油脂积累,取得了以下研究成果:（1）首先采用三代测序技术,对*** AS 2.1560进行了全基因组测序和组装,得到21.4 Mb的基因组草图,其GC含量为46.87%。通过基因预测、同源性搜索和手工校对,注释了7378个蛋白编码基因,得到了斯达氏油脂酵母基因组注释数据库。围绕碳源代谢,对菌株水解、转运和代谢相关基因进行了生物信息学分析,预测了***利用廉价复杂原料产微生物油脂的潜力。（2）基于***含18个淀粉酶基因,探讨了***利用木薯淀粉统合生物加工生产微生物油脂的性能。当***以100 g/L淀粉为唯一碳源发酵144 h,油脂浓度高达18.3 g/L。菌株可以将淀粉酶分泌到胞外,胞外淀粉酶活力最高达3.65 U/mL。（3）基于***含13个纤维素酶基因,探讨了***无需外加β-葡萄糖苷酶的同步糖化油脂发酵性能。研究发现,同步糖化发酵过程中,纤维素被有效降解并转化为油脂,发酵过程中无纤维二糖积累,很好地规避了葡萄糖效应。发酵144 h,纤维素转化率、油脂浓度和油脂得率分别为92.4%,9.1 g/L和0.197 g/g。当同步糖化发酵体系中外加大量β-葡萄糖苷酶时,纤维素转化率、油脂浓度和油脂得率分别仅为89.6%,7.7 g/L和0.172 g/g。菌株产的葡萄糖苷酶主要分布于胞质,糖苷酶活力最高达475.8 U/L。此外,在同步糖化发酵之前引入预水解步骤可明显提高发酵初期发酵液中糖浓度,缩短发酵时间。

关键词：斯达氏油脂酵母木质纤维素木薯淀粉同步糖化油脂发酵统合生物加工