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木糖发酵重组酿酒酵母研究进展(英文)

北京大学学报（自然科学版） 2011年第3期47卷 573-580页

作者：朱顺妮张明婷周卫征庄新姝徐惠娟亓伟袁振宏中国科学院广州能源研究所广州510640 首都师范大学生命科学学院北京100048

近年来针对木质纤维素类原料生物转化乙醇的研究引起了广泛关注。乙醇的高产依赖于木质纤维素水解液中六碳糖和五碳糖的共同发酵。但是,传统产乙醇酵母酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae既不能发酵木糖,也不能利用该五碳糖生长。因此,... 详细信息

近年来针对木质纤维素类原料生物转化乙醇的研究引起了广泛关注。乙醇的高产依赖于木质纤维素水解液中六碳糖和五碳糖的共同发酵。但是,传统产乙醇酵母酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae既不能发酵木糖,也不能利用该五碳糖生长。因此,研究人员尝试各种方法构建重组酵母菌以提高木糖发酵能力。作者综述了木糖发酵重组酿酒酵母菌的研究进展,包括天然木糖发酵微生物、木糖代谢途径、***的代谢工程、原生质体融合以及基因组改组技术,同时也对目前研究存在的问题及研究前景进行了讨论。

关键词：木糖发酵酿酒酵母代谢工程原生质体融合基因组改组

LSM蛋白增强木糖发酵重组酵母抗逆性能的研究

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高校化学工程学报 2013年第5期27卷 830-835页

作者：高岚夏黎明浙江大学生物质化工教育部重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学系浙江杭州310027

木质纤维素原料预处理过程中产生的弱酸、呋喃醛类和酚类化合物等对酿酒酵母的乙醇发酵有抑制作用,提高基因重组酵母对抑制物的耐受性,是利用植物秸秆水解液生产燃料乙醇的关键技术之一。研究从前期构建的戊糖、己糖共发酵重组酿酒酵母S... 详细信息

木质纤维素原料预处理过程中产生的弱酸、呋喃醛类和酚类化合物等对酿酒酵母的乙醇发酵有抑制作用,提高基因重组酵母对抑制物的耐受性,是利用植物秸秆水解液生产燃料乙醇的关键技术之一。研究从前期构建的戊糖、己糖共发酵重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae ZU-E8基因组DNA中克隆出RNA结合蛋白LSM6,将其连入含有PADH启动子的质粒构成表达载体pR-LSM,进而转入ZU-E8宿主细胞中。通过高浓度醋酸根平板筛选,得到高抗逆性木糖发酵重组酵母ZU-910。在醋酸浓度为2 g·L-1的木糖培养基中发酵96 h后,ZU-910的木糖利用率和乙醇浓度为90.2%和26.9 g·L-1,分别是出发菌株ZU-E8的8.5和10倍,并且ZU-910对糠醛和硫酸根的耐受能力也较ZU-E8大大增强。在玉米秸秆酶解液发酵中,ZU-910的木糖利用率和乙醇产量在ZU-E8基础上增加了10.5%和7.7%.证明LSM6蛋白确实能够增强木糖发酵重组酵母的抗逆能力,提高其发酵性能。该研究成果在木质纤维素替代粮食生产乙醇的产业化进程中具有良好的应用前景。

关键词：抗逆性基因重组酿酒酵母 LSM蛋白木糖发酵醋酸

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)木糖发酵的研究

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微生物学报 2003年第4期43卷 466-472页

作者：张潇朱冬青王丹林建强曲音波余世袁山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100 南京林业大学化工学院南京210037

研究了不同通氧条件和培养基初始pH等对粗糙脉孢菌 (Neurosporacrassa)AS 3 1 60 2木糖发酵的影响。结果表明 ,粗糙脉孢菌具有较强的发酵木糖产生乙醇及木糖醇的能力。通气量对木糖发酵有较大的影响。乙醇发酵适合在半好氧条件下进行 ,... 详细信息

研究了不同通氧条件和培养基初始pH等对粗糙脉孢菌 (Neurosporacrassa)AS 3 1 60 2木糖发酵的影响。结果表明 ,粗糙脉孢菌具有较强的发酵木糖产生乙醇及木糖醇的能力。通气量对木糖发酵有较大的影响。乙醇发酵适合在半好氧条件下进行 ,此时乙醇的转化率达到63 2 %。木糖醇发酵适合在微好氧的条件下进行 ,转化率达到 31 8%。木糖醇是在培养基中乙醇达到一定浓度后才开始积累。培养基的初始pH对木糖发酵产物有较大的影响 ,乙醇产生最适pH5 0 ,木糖醇产生最适pH4 0。在培养基pH为碱性条件时 ,木糖发酵受到很大的抑制。初始木糖浓度对产物乙醇及木糖醇的产率有很大的影响。葡萄糖的存在会抑制木糖的利用 ,对乙醇和木糖醇的产生也有很大的影响。

关键词：粗糙脉孢菌木糖发酵乙醇木糖醇

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木糖发酵生产乙醇的研究

工业微生物 2001年第2期31卷 36-37,41页

作者：刘健陈洪章李佐虎中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室北京100080

选育出一株优良的木糖发酵菌株树干毕赤酵母菌 712 4 ,并利用纯木糖优化了木糖发酵条件。利用海藻酸钠固定化树干毕赤酵母菌增殖细胞 ,不仅能较好满足限氧发酵条件 ,而且能耐较高糖浓度 ,使乙醇发酵浓度提高到 2 0 g/l。利用半纤维素水... 详细信息

选育出一株优良的木糖发酵菌株树干毕赤酵母菌 712 4 ,并利用纯木糖优化了木糖发酵条件。利用海藻酸钠固定化树干毕赤酵母菌增殖细胞 ,不仅能较好满足限氧发酵条件 ,而且能耐较高糖浓度 ,使乙醇发酵浓度提高到 2 0 g/l。利用半纤维素水解液进行了乙醇发酵的初步研究 ,基本达到了纯木糖发酵的效果。

关键词：半纤维素木糖发酵乙醇生产固定化细胞微生物转化

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混合糖发酵条件下甲酸抑制木糖发酵的机制

应用与环境生物学报 2017年第6期23卷 990-998页

作者：张影苟敏孙照勇夏子渊汤岳琴四川大学建筑与环境学院环境科学与工程系四川省环境保护有机废弃物资源化利用重点实验室成都610065

纤维素燃料乙醇生产面临的一个重要问题是纤维素原料预处理过程中产生多种副产物会显著抑制酿酒酵母的生长繁殖和发酵,其主要成分弱酸类中甲酸被认为具有最强的抑制效应.为了解工业酿酒酵母混合糖发酵时木糖利用被甲酸特异性显著抑制的... 详细信息

纤维素燃料乙醇生产面临的一个重要问题是纤维素原料预处理过程中产生多种副产物会显著抑制酿酒酵母的生长繁殖和发酵,其主要成分弱酸类中甲酸被认为具有最强的抑制效应.为了解工业酿酒酵母混合糖发酵时木糖利用被甲酸特异性显著抑制的机制,为发酵菌株的抑制物耐受育种提供依据,以乙酸存在条件下的发酵为对照,研究甲酸存在条件下菌株分别发酵混合糖和单独木糖时的发酵性能以及糖代谢相关基因的表达差异、葡萄糖浓度对菌株发酵木糖和木糖代谢基因表达的影响,同时研究甲酸存在条件下葡萄糖代谢产物乙酸和乙醇对菌株发酵木糖的影响以及混合糖和单独木糖发酵过程中甲酸浓度变化和甲酸脱氢酶基因FDH1转录情况.结果显示:葡萄糖只有在甲酸存在条件下才特异性地显著抑制木糖发酵,木糖消耗速率的下降与木糖还原酶(XR)和木糖醇脱氢酶(XDH)酶活下降有关;单独木糖发酵时,只有当乙酸、乙醇和甲酸共存时才表现出抑制效应,且随乙醇浓度增加抑制效应越明显,木糖发酵被抑制与XDH酶活下降有关,但乙酸、乙醇和甲酸三者对木糖发酵的协同抑制效应明显弱于60 g/L葡萄糖存在时的抑制;混合糖发酵时FDH1基因转录被抑制导致甲酸分解缓慢,对甲酸存在条件下木糖发酵被抑制有部分贡献.综上,葡萄糖抑制甲酸分解与葡萄糖代谢产物乙酸、乙醇和甲酸的协同抑制对混合糖发酵时甲酸对木糖发酵特异性显著抑制有贡献,但尚存在其他未知抑制机制,还需进一步深入研究.

关键词：纤维素燃料乙醇酿酒酵母木糖发酵抑制物耐受甲酸抑制混合糖发酵

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木糖发酵高产2,3-丁二醇菌株的选育

食品研究与开发 2011年第9期32卷 168-170页

作者：张翠英肖冬光韩宁宁郭学武工业微生物教育部重点实验室天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457

以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC10011为出发菌株,进行紫外诱变选育。通过2,3-丁二醇抗性和产酸能力对诱变菌株进行初筛,发酵后23,-丁二醇产量检测进行复筛,获得6株高产2,3-丁二醇的肺炎克雷伯氏菌,其中产量最高的一株诱变... 详细信息

以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC10011为出发菌株,进行紫外诱变选育。通过2,3-丁二醇抗性和产酸能力对诱变菌株进行初筛,发酵后23,-丁二醇产量检测进行复筛,获得6株高产2,3-丁二醇的肺炎克雷伯氏菌,其中产量最高的一株诱变菌U3-17,与出发菌株相比,产量提高了21.5%。在摇瓶批式补料发酵中,诱变株U3-17的23,-丁二醇产量达49.3 g/L。

关键词：肺炎克雷伯氏菌 2,3-丁二醇木糖发酵诱变育种

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木糖发酵酵母菌的多样性研究

木糖发酵酵母菌的多样性研究

作者：陈胜河北大学

学位级别：硕士

化石能源的枯竭和一系列环境问题的产生,使得第二代生物燃料乙醇引起了人们的广泛关注。随着我国对环境问题的重视及“碳达峰”、“碳中和”等重大战略目标的提出,体现出生物乙醇的研究具有重大意义。以木质纤维素为原材料的生物乙醇技... 详细信息

化石能源的枯竭和一系列环境问题的产生,使得第二代生物燃料乙醇引起了人们的广泛关注。随着我国对环境问题的重视及“碳达峰”、“碳中和”等重大战略目标的提出,体现出生物乙醇的研究具有重大意义。以木质纤维素为原材料的生物乙醇技术目前仍处于探索阶段,其中一个关键限制因素是没有理想的发酵菌株。本研究旨在从自然环境中分离得到具有天然木糖发酵能力的酵母菌并对其木糖发酵能力进行测试。不同于传统的分离鉴定方法,本研究采用酵母显微操作系统进行菌株分离,利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱对所分离的菌株进行高通量鉴定。将得到的菌株中具有发酵能力的酵母菌进行木糖发酵,并对其水解液、温度、乙醇的耐受性方面进行分析。研究结果如下:1.利用酵母显微操作系统进行菌株分离,相比常规稀释涂布方法,该方法处理后的酵母菌落形态对比更直观,并且可以有效避免霉菌污染。在对西藏、海南、云南、北京地区的土壤、植物和腐木样品中,分离到了8300余株菌株,包括了105个酵母菌已知种和10个酵母菌新种。其中分离得到的10个酵母菌新种,根据系统发育分析,1株属于假丝酵母属(Candida)、3株属于毕赤酵母属(Pichia)、1株属于Tetrapisispora属、3株属于威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)、1株属于诺莫夫氏酵母属(Naumovozyma)、1株属于Rhynchogastrema属,并完成了它们的形态学描述和生理生化比较分析。2.将得到的菌株利用质谱法进行质谱鉴定和自建库构建。目前已经入库了3044张谱图,包含了159株菌株,这些菌株分布于57个属105个种,并可以对测试菌株进行准确鉴定,准确率到达了97%。3.将其中能够进行木糖发酵的酵母菌,以树干毕赤酵母(Pichia stipitis,现命名为Scheffersomyces stipites)为阳性对照,在木糖利用率,乙醇产率和生物量方面进行发酵能力的比较。在30℃下摇床发酵3天后,从23株测试菌株中筛选出了10株发酵能力较强的菌株,并将筛选出的菌株进行水解液、温度、乙醇耐受性实验。结果显示,水解液抑制剂对发酵过程的影响表现在生长前期延迟和后期生长量方面,菌株NINU17926和NINU18115生长响应没有延后,但发酵最终生长量相比正常情况下降低了16.5%和22.6%;在温度方面,菌株NINU17934、NINU181038、AS2B7能够在40℃下生长,并且生长量分别高于对照组14.2%、16.2%、5.0%;乙醇耐受方面,菌株CICC33059,AS2B7虽然对乙醇敏感,但是仍能在50 mg/m L的乙醇浓度下生长。本研究对木糖发酵酵母菌的初步耐受性分析,为后续筛选具有工业化潜力的菌株提供了参考。

关键词：酵母菌生物乙醇木糖发酵耐受性

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酵母属间原生质体融合改进菌株木糖发酵性能

生物工程学报 1996年第S1期12卷 162-167页

作者：毛华曲音波高培基李炜山东大学微生物技术国家重点实验室

通过单倍体分离和紫外诱变，获得了１４株树干毕赤酵母（Ｐｉｃｈｉａｓｔｉｐｉｔｉｓ）７１２４和酿酒酵母（Ｓａｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）１３００的营养缺陷型突变株。用聚乙二醇（ＰＥＧ）和电诱导融合及致死融... 详细信息

通过单倍体分离和紫外诱变，获得了１４株树干毕赤酵母（Ｐｉｃｈｉａｓｔｉｐｉｔｉｓ）７１２４和酿酒酵母（Ｓａｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）１３００的营养缺陷型突变株。用聚乙二醇（ＰＥＧ）和电诱导融合及致死融合等方法，实现了树干毕赤酵母和酿酒酵母的属间原生质体融合。融合子能发酵木糖产生酒精，其厌氧发酵木糖和木糖葡萄糖混合液的能力明显优于亲株，耐酒精的性能也比亲株树干毕赤酵母７１２４有所提高。融合子经ＤＮＡ含量、细胞体积测定和稳定性能实验证明为稳定融合子。

关键词：树干毕赤酵母酿酒酵母属间原生质体融合木糖发酵

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纤维素水解液中木糖发酵制丁醇

化工进展 2013年第11期32卷 2701-2706页

作者：刘钺张宏武陈波康新凯杜风光河南天冠企业集团有限公司车用生物燃料技术国家重点实验室河南南阳473000

对实验室菌种进行筛选后，得到一株能利用纤维素水解液木糖发酵生产丁醇的菌株。研究发现，该菌株不仅能利用水解液中的葡萄糖，还可以利用水解液中的木糖。对菌种生长特性探索，批式发酵中碳源、氮源以及CaCO3等条件优化后，得到最佳... 详细信息

对实验室菌种进行筛选后，得到一株能利用纤维素水解液木糖发酵生产丁醇的菌株。研究发现，该菌株不仅能利用水解液中的葡萄糖，还可以利用水解液中的木糖。对菌种生长特性探索，批式发酵中碳源、氮源以及CaCO3等条件优化后，得到最佳种子培养时间为20～24 h，并确定了木糖浓度为20 g/L的纤维素水解液用于15 L发酵罐实验，在37 ℃静置培养84 h，丁醇产量10.95 g/L，总溶剂16.78 g/L（丙酮、乙醇、丁醇三者之和），木糖利用率达到70%以上，总溶剂转化率为39.4%。解决了纤维素水解液中木糖不能被利用而造成的经济损失问题。

关键词：纤维素水解液木糖发酵丙酮丁醇