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关键词：
特香型白酒,人工窖泥,配方
发表时间：
2012-09-28 08:31:07
树干毕赤酵母和酿酒酵母耦合发酵高浓度混合糖产乙醇
王晓雯 | -> | 843| 0| 0.370804MB |微生物,树干毕赤酵母CBS5773,酿酒酵母,共同发酵,乙醇
摘要： 研究在高浓度发酵底物下，不同木糖及葡萄糖之间的比例、P. stipitis CBS5773 和S.cerevisiae 的发酵先后启动顺序、两菌间的协同发酵对两菌共同发酵混合糖产乙醇的影响。结果表明，乙醇的产量主要来自于由S.cerevisiae消耗葡萄糖而产生，两菌株偶联发酵时，S.cerevisiae 能较快启动进入产乙醇发酵而不受P. stipitisCBS5773 生长的抑制；在高浓度（200 g/L）糖浓度下，S.cerevisiaee 和P. stipitis CBS5773 存在相互拮抗作用，S.cerevisiae 并不完全抑制P. stipitis CBS5773 的生长；当木糖与葡萄糖之比为3∶2，且S.cerevisiaee 和P. stipitis CBS5773 分开接入，发酵12 h，乙醇产量最大，达到57 g/L。
目前， 利用基因工程改造菌株能够同时发酵戊糖和己糖有两个基本途径， 一个就是将能够发酵木糖微生物的某个关键酶导入另一能够发酵己糖的微生物中， 从而达到发酵所需的目标产物。例如，研究者将木糖还原酶、木糖脱氢酶、木糖醇脱氢酶、木酮糖激酶的基因融合到糖酵解启动子中，目前已经成功整合进酵母染色体中[1-2]；第二个途径就是改变细胞的机制以使在葡萄糖存在的情况下同步消耗木糖，例如带ptsG 基因的产乙醇的大肠杆菌突变株降低了木糖发酵时葡萄糖产生的阻遏[3]。
因而， 许多从事生物质能研究的科学家根据以上两种途径来构建能够有效地将木质纤维素发酵产乙醇的菌株[4-6]。但是由基因工程构建的单一菌株发酵混合糖总是存在许多局限。其中一个局限就是通过改造后的菌株在一定程度上能消耗混合糖，但是在发酵过程中，葡萄糖总是酶转化底物的最优选择， 混合糖的消耗总是不能同步进行，例如在E.coli K011 菌株的发酵木质纤维素的水解底物中，24 h 后木糖仅被消耗了11 %而葡萄糖却被消耗完毕时仍有75 %的木糖残余[8]。
而由这些基因工程改造的菌株要么存在乙醇产量低， 副产物较多， 要么就是菌株不稳定等无法克服的问题， 例如Walfridsson [9] 等克隆高温细菌Thermus thermophilus的木糖异构酶基因并在酿酒酵母中得到活性表达。但是该重组菌株表达的XI 的最适温度为85℃,并不适合乙醇发酵的常规温度(30 ℃), 当此菌株处于乙醇发酵的常规温度时其活性仅为最适条件下酶活的4 %。故而到目前为止， 仍然没有找到理想的能够同时转化戊糖和己糖生产乙醇的、具有经济价值的单一菌株。在自然界中也还没有找到单一的微生物菌株能够发酵来自木质纤维素水解后产生的所有糖。
因此， 研究者们对在同一发酵体系中利用两种微生物协同发酵进行了相关的研究。两个菌株同时发酵木糖和葡萄糖转化乙醇取决于两个因素： 一是协同发酵的两个菌株必须能够共同生长[10-12]；二是共同发酵过程必须是连续的[13]。S. G. Kilian 研究了Pichia stipitis 和Candida shehatae 共同发酵时， 它们各自对葡萄糖和木糖的优先利用顺序[14]；J. C. du Preez 研究了Candida shehatae 和Pichia stipitis 共同发酵低浓度（40 g/L）葡萄糖、木糖及阿拉伯糖的顺序及两个菌之间的协同作用[15]；T. Lebeau 研了85 %[7]。通过改善ptsG 基因从而提高了在葡萄糖存在的情况下木糖的消耗率，但仍然有40 %的残余[3]。类似这种方法，基因工程菌S. cerevisiae 消耗完葡萄糖时，木糖消耗仍达不到25 %[2]。即使将木糖异构酶转接到S.
cerevisiae 中而使木糖转化成胞外木酮糖，当葡萄糖消耗究了将Saccharomyces cerevisiae 和Candida shehatae 固定化后对发酵混合糖产乙醇的影响[16]。然而，以上研究均是在木糖和葡萄糖较低浓度条件下进行的（＜200 g/L），而且并不涉及P. stipitis 和S.cerevisiae，在这方面国内尚无相关研究。本文探讨了在高浓度发酵底物条件下，对木糖及葡萄糖两者之间的比例， 以及P. stipitis 和S.cerevisiae在发酵中的先后启动的顺序，两株菌间的协同发酵问题做一定的研究， 并考察两株菌共同发酵混合糖时产乙醇的情况，从而找出最佳的混合糖浓度的比例。
因而， 许多从事生物质能研究的科学家根据以上两种途径来构建能够有效地将木质纤维素发酵产乙醇的菌株[4-6]。但是由基因工程构建的单一菌株发酵混合糖总是存在许多局限。其中一个局限就是通过改造后的菌株在一定程度上能消耗混合糖，但是在发酵过程中，葡萄糖总是酶转化底物的最优选择， 混合糖的消耗总是不能同步进行，例如在E.coli K011 菌株的发酵木质纤维素的水解底物中，24 h 后木糖仅被消耗了11 %而葡萄糖却被消耗完毕时仍有75 %的木糖残余[8]。
而由这些基因工程改造的菌株要么存在乙醇产量低， 副产物较多， 要么就是菌株不稳定等无法克服的问题， 例如Walfridsson [9] 等克隆高温细菌Thermus thermophilus的木糖异构酶基因并在酿酒酵母中得到活性表达。但是该重组菌株表达的XI 的最适温度为85℃,并不适合乙醇发酵的常规温度(30 ℃), 当此菌株处于乙醇发酵的常规温度时其活性仅为最适条件下酶活的4 %。故而到目前为止， 仍然没有找到理想的能够同时转化戊糖和己糖生产乙醇的、具有经济价值的单一菌株。在自然界中也还没有找到单一的微生物菌株能够发酵来自木质纤维素水解后产生的所有糖。
因此， 研究者们对在同一发酵体系中利用两种微生物协同发酵进行了相关的研究。两个菌株同时发酵木糖和葡萄糖转化乙醇取决于两个因素： 一是协同发酵的两个菌株必须能够共同生长[10-12]；二是共同发酵过程必须是连续的[13]。S. G. Kilian 研究了Pichia stipitis 和Candida shehatae 共同发酵时， 它们各自对葡萄糖和木糖的优先利用顺序[14]；J. C. du Preez 研究了Candida shehatae 和Pichia stipitis 共同发酵低浓度（40 g/L）葡萄糖、木糖及阿拉伯糖的顺序及两个菌之间的协同作用[15]；T. Lebeau 研了85 %[7]。通过改善ptsG 基因从而提高了在葡萄糖存在的情况下木糖的消耗率，但仍然有40 %的残余[3]。类似这种方法，基因工程菌S. cerevisiae 消耗完葡萄糖时，木糖消耗仍达不到25 %[2]。即使将木糖异构酶转接到S.
cerevisiae 中而使木糖转化成胞外木酮糖，当葡萄糖消耗究了将Saccharomyces cerevisiae 和Candida shehatae 固定化后对发酵混合糖产乙醇的影响[16]。然而，以上研究均是在木糖和葡萄糖较低浓度条件下进行的（＜200 g/L），而且并不涉及P. stipitis 和S.cerevisiae，在这方面国内尚无相关研究。本文探讨了在高浓度发酵底物条件下，对木糖及葡萄糖两者之间的比例， 以及P. stipitis 和S.cerevisiae在发酵中的先后启动的顺序，两株菌间的协同发酵问题做一定的研究， 并考察两株菌共同发酵混合糖时产乙醇的情况，从而找出最佳的混合糖浓度的比例。
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