自絮凝酵母高浓度重复批次乙醇发酵

利用发酵性能优良的自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiaeflo,研究开发了重复批次高浓度乙醇发酵系统,以节省下游加工过程的能耗。在终点乙醇浓度达到120g/L左右的条件下,发酵系统的乙醇生产强度达到8.2g/(L·h)。然而实验中发现,随着发酵批次的增多,自絮凝酵母沉降性能逐渐下降,从发酵液中沉降分离所需时间相应延长,导致发酵液中高浓度乙醇对酵母的毒害作用加剧,影响其发酵活性和发酵系统运行的稳定性,发酵装置运行11个批次后无法继续运行。实验结果表明,絮凝能力下降导致的酵母絮凝颗粒尺度减小是其沉降性能下降的主要原因。进一步研究发现,酵母的絮凝能力通过再培养可以恢复。在此基础上对发酵系统操作进行改进,每批发酵结束后可控采出一定比例菌体,调节系统的酵母细胞密度和乙醇生产强度以刺激酵母增殖,保持其絮凝能力。在达到相同发酵终点乙醇浓度条件下,虽然发酵系统的乙醇生产强度降低到4.0g/(L·h),但运行10d后絮凝颗粒酵母尺度趋于稳定,继续运行14d,未发现絮凝颗粒酵母尺度继续下降的现象,系统可以稳定运行。     

RIM21基因缺失对拉格啤酒酵母絮凝性能的影响

拉格啤酒酵母是我国啤酒酿造的主要菌种。细胞絮凝是啤酒酵母重要的生产性状,在不影响发酵性能的情况下适度提高酵母的絮凝能力,有助于发酵结束时细胞和产物的分离,有利于工业化啤酒生产,具有较高的经济价值。前期在对一株工业用拉格啤酒酵母G03及其絮凝突变株的研究中,挖掘到一个可能影响啤酒酵母絮凝性的候选基因RIM21。为了验证该基因的作用,文中在G03中对RIM21进行了敲除,发现RIM21敲除后,酵母在11 ℃发酵条件下的絮凝性能增强,基因FLO5、Lg-FLO1及细胞壁完整性途径中的部分基因表达上调。同时,CO2失重、酒精度、发酵度等发酵指标未有明显变化。另外,发现RIM21的缺失增强了啤酒酵母对细胞壁抑制剂的耐性。研究结果为阐释低温发酵条件下啤酒酵母的絮凝调控机理及菌株絮凝性的改善提供了基础。     

絮凝基因FLO1及FLO1c高表达提高工业酿酒酵母乙酸耐受性及发酵性能

乙酸是生物质乙醇发酵过程中酵母细胞面临的重要抑制剂之一,对细胞生长及发酵性能有强烈的抑制作用。增强酵母菌对乙酸胁迫的耐受性对提高乙醇产率具有重要意义。用分别带有完整絮凝基因FLO1及其重复序列单元C发生缺失的衍生基因FLO1c的重组表达质粒分别转化非絮凝型工业酿酒酵母CE6,获得絮凝型重组酵母菌株6-AF1和6-AF1c。同时以空载体p YCPGA1转化CE6的菌株CE6-V为对照菌株。与CE6-V相比,絮凝酵母明显提高了对乙酸胁迫的耐受性。在0.6%(V/V)乙酸胁迫下,6-AF1和6-AF1c的乙醇产率分别为对照菌株CE6-V的1.56倍和1.62倍;在1.0%(V/V)乙酸胁迫下,6-AF1和6-AF1c的乙醇产率分别为对照菌株CE6-V的1.21倍和1.78倍。可见絮凝能力改造能明显提高工业酿酒酵母的乙酸胁迫耐受性及发酵性能,而且FLO1内重复序列单元C缺失具有更加明显的效果。     

发酵抑制物对絮凝酵母戊糖发酵的影响

将絮凝剂加入酵母溶液中,使酵母絮凝成颗粒以此作为固定化酵母进行戊糖发酵。研究了常见发酵抑制物(甲酸、乙酸、糠醛和乳酸等)对絮凝酵母发酵木糖的影响。结果表明:在60.0g/L木糖发酵液中,经过24h发酵,木糖利用率达94.6%,当分别添加抑制物甲酸、乙酸、糠醛、乙醇和乳酸时,聚氧乙烯絮凝酵母分别对其的耐受浓度为0.5、0.5、1.0、30.0和8.0g/L。当抑制物添加量超过各自的耐受浓度后,对絮凝酵母发酵会产生明显的抑制作用。     

酵母菌的分离培养及发酵实验方法

通过分离培养得到纯种酵母菌并对其进行观察区分;用几种酵母菌进行糖发酵实验,比较酵母菌对不同糖的利用能力;利用培养所得到的酿酒酵母和假丝酵母酿造葡萄酒,测量葡萄酒的酒精度数,对比确定哪一种酵母菌的酿酒效果更好、产酒率更高。通过平板划线法及稀释涂布法获得纯种的酵母菌种,同时结合菌落形态观察法初步区分酵母菌的种类;通过压滴法区别酵母菌的细胞形态;通过美蓝染色法鉴别酵母菌的死活;采用穿刺接种法分别将酵母接种在带有指示剂的半固体培养基上。3种实验酵母都不发酵乳糖,酿酒酵母的发酵蔗糖和葡萄糖的能力远不及红酵母和假丝酵母。酿酒酵母所酿造出的葡萄酒酒精度数高于假丝酵母。     

絮凝基因内衔接重复序列与酵母菌絮凝特性多样性及遗传稳定性

存在于酵母菌细胞表面的絮凝蛋白与邻近细胞表面寡聚甘露糖链相互作用,从而使细胞相互聚集形成细胞团的生理过程称为酵母菌絮凝。编码絮凝蛋白的基因中存在大量衔接重复序列,这些重复序列的变化不但使酵母菌呈现出絮凝特性的多样性,而且由重复序列驱动的基因内或基因间重组使酵母菌的絮凝特性具有非常明显的遗传不稳定性。文中综述了基因内重复序列对酵母菌絮凝特性和遗传稳定性的影响,将为基于序列调控策略改进酵母菌絮凝特性及遗传稳定性奠定理论基础,为絮凝特性在发酵工业或环境修复过程中的可控应用提供新的解决策略。     

FLO1基因内重复序列对酿酒酵母絮凝能力及稳定性的影响

[目的]了解絮凝基因FLO1中重复DNA序列A对酵母菌絮凝能力及其遗传稳定性的影响,为构建遗传性能稳定、工业应用前景优良的最小絮凝功能基因奠定理论基础.[方法]通过融合PCR方法构建了FLO1中全部重复DNA序列A发生缺失的衍生基因FLO1a,以含有FLO1基因的大肠杆菌为筛选模型,通过连续传代培养及质粒快速分析获得FLO1内重复DNA序列A不同程度、不同位点缺失的系列衍生基因FLO1a1 -FL01a5.完整FLO1基因和上述衍生基因转化非絮凝型酵母YS58,得到重组菌株YSF1、YSF1a及YSF1a1 -YSF1a5,分析了上述不同酵母菌株絮凝特性及其遗传稳定性.[结果]絮凝基因FLO1中重复DNA序列A完全缺失使酵母细胞完全失去絮凝能力,部分重复DNA序列A发生缺失导致絮凝能力降低,絮凝基因中重复DNA序列A的个数与细胞絮凝能力成正相关,但不是简单的比例关系.其中衍生基因FLO1a3含有的重复DNA序列A是FLO1基因的33.3％,但菌株YSF1 a3的絮凝能力可达YSF1絮凝能力的71.4％.而且菌株YSF1 a3的絮凝特性比菌株YSF1的絮凝特性具有更好的环境适应性和遗传稳定性.[结论]重复DNA序列A是絮凝基因中非常活跃的序列,是导致絮凝特性遗传不稳定的关键因素,该序列的部分缺失不但可以使酵母细胞呈现适度的絮凝能力,而且使絮凝特性具有更好的环境适应性和遗传稳定性.该研究为通过对絮凝基因内衔接重复序列的合理调控,促进酵母絮凝特性在发酵工业及其他生物化工过程和环境修复中的广泛应用提供了重要的理论依据和解决策略.     

高耐性酱油酵母选育及其高密度发酵调控

高耐性酵母广泛应用于食品、酿造、饲料、生物能源等行业,酵母的耐受性对其生产和应用有着决定性影响。高耐性酵母菌种改良是酵母资源利用的关键步骤,高密度发酵是克服耐性酵母产业化的主要瓶颈技术。对传统酿造食品酱油生产中常用的耐高盐酵母菌株的选育、耐性机制及其高密度发酵技术研究进展进行了综述。     

絮凝基因(FLOIG)的序列测定及分析

虽然酵母细胞絮凝的确切机制至今尚无定论,但已克隆了多个与絮凝相关的基因,如FLOI、FLO5、FLO11等[1-3].这些基因的表达可以赋予非絮凝酵母细胞以絮凝能力.酵母细胞的絮凝特性在酿造工业、固定化酶、精细化工和物生制药等领域具有广泛的应用价值[4,5].从一株强絮凝酿酒酵母菌株中克隆到一个约4.3kb的NDA片段,酵母转化实验证明该DNA片段能够赋予非絮凝酵母菌株以絮凝能力[6].本文简要报道对该DNA片段进行序列测定和分析的结果.     

FLO1基因靠近3''端重复序列对酵母菌絮凝蛋白功能的调控

摘要:【目的】研究絮凝基因FLO1 中靠近3'端重复DNA 序列缺失对絮凝蛋白Flo1功能的影响,为遗传稳定的最小絮凝功能基因的构建及酵母菌絮凝特性的可控改造提供理论依据。【方法】通过融合PCR 的方法得到FLO1内靠近3'端重复DNA 序列B、C和D全部缺失的衍生基因FLO1bcd,比较FLO1及FLO1bcd在非絮凝酵母细胞中表达后,菌株在不同条件下絮凝特性的差异。【结果】与表达完整絮凝基因FLO1的酵母菌株YSF1相比,FLO1内靠近3'端重复DNA 序列全部缺失的酵母菌株YSF1bcd的絮凝强度仅略有降低,而且其絮凝特性对钙离子的依赖性、金属离子的敏感性及乙醇敏感性均没有明显变化,但对环境pH以及温度的变化表现出更广泛的适应性,受甘露糖抑制的敏感性也有所降低。【结论】FLO1 中重复DNA序列B、C和D全部缺失与单独缺失C或D一样可以提高絮凝蛋白的构象和功能稳定性,使酵母细胞在极端酸碱环境下仍然表现出明显的絮凝特性;这些重复序列的完全缺失对其他絮凝特性没有明显影响。因此可以通过重复序列删减策略构建遗传稳定的最小絮凝功能基因,为絮凝特性在发酵工业及环境修复方面的可控应用奠定理论 基础。     

酵母菌的高密度发酵

高密度发酵是酵母工业的发展趋势。本文分析了限制酵母菌高密度发酵的可能的因素,并讨论了高密度发酵的研究进展和发展方向。最后介绍了高密度发酵的清洁生产工艺。     

固定化对酵母细胞发酵产ATP能力的影响

通过试验对酵母菌细胞的固定化方法及固定化酵母细胞在发酵生产ATP方面的应用进行了探讨。综合固定化颗粒的性能指标(粒径、弹性和机械强度)和发酵产ATP的能力,通过正交试验对酵母菌细胞的包埋条件进行了优化,确定了固定化酵母细胞的较优组合为聚乙烯醇3.5%、海藻酸钠2%、CaCl23%及交联时间6h,发酵后ATP含量最高,达到0.716g/L。进一步发酵条件的试验证实,固定化能提高酵母菌细胞对温度适应范围,延长发酵生产周期,从而提高菌体的利用率。     

絮凝基因(FLO1G)的序列测定及分析

虽然酵母细胞絮凝的确切机制至今尚无定论 ,但已克隆了多个与絮凝相关的基因 ,如ＦＬＯ1、ＦＬＯ5、ＦＬＯ1 1等[1～3 ] 。这些基因的表达可以赋予非絮凝酵母细胞以絮凝能力。酵母细胞的絮凝特性在酿造工业、固定化酶、精细化工和物生制药等领域具有广泛的应用价值[4 ,5] 。从一株强絮凝酿酒酵母菌株中克隆到一个约 4 3ｋｂ的ＮＤＡ片段 ,酵母转化实验证明该ＤＮＡ片段能够赋予非絮凝酵母菌株以絮凝能力[6] 。本文简要报道对该ＤＮＡ片段进行序列测定和分析的结果。1　材料和方法1 .1　菌株和质粒实验所用菌株和质粒见表 1。表 1　菌株和质…     

优良啤酒酵母原生质体融合株GR5的构建及其发酵特性

以发酵度较高的非絮凝性的啤酒酵母菌株X6和发酵度较低、絮凝性较强的啤酒酵母菌株N1为亲本进行原生质体融合。用亚硝酸诱变原养型的菌株X6,经筛选得到一株需酪素水解物的营养缺陷型菌株X6~20。采用正交试验法分别优化菌株X6~20和N1的原生质体形成和再生的条件。用X6~20菌株的原生质体作为受体和热灭活的N1菌株原生质体作为供体进行融合。融合株经三角瓶发酵筛选,得到一株较优良的融合株GR5。该融合株的絮凝性较强(本斯值为2.7),以12°Bx麦芽汁为培养基,用500 L的发酵罐在12℃下发酵,发酵至第8 d菌株GR5的发酵度为69.2%,发酵液中的双乙酰含量为0.0498 mg/L、乙醛含量为6.34 mg/L,总高级醇含量为74.4mg/L。融合株GR5具有双亲的优点,发酵的啤酒风味较好,是一株具有工业应用前景的啤酒酿造酵母菌株。     

酿酒酵母菌耐热性快速鉴别的方法研究

目的:找出快速有效的鉴别酵母耐热性的方法。方法:酿酒酵母菌经过不同温度热激处理后,用美兰染色计数、稀释平板计数、发酵活力直接测定法和浊度测定法对酿酒酵母菌耐热性进行了测定,同时对酵母菌的形态也进行了观察。结果:表明浊度测定的结果和发酵活力直接测定法测定的结果关系没有相关性,不便用来测定酵母菌的活力。用美兰染色计数、稀释平板计数和发酵活力直接测定法所得的结果有同样的趋势,通过相关性分析,这些方法都可以表示酵母菌的活力,但各有其特点。其中,美兰染色计数是鉴别酵母耐热性的快速有效的方法。     

采用新型药物抗性选育高效黄酒酵母菌株

【目的】黄酒酵母菌种是影响大罐黄酒生产效率的关键因素之一,高发酵性能黄酒酵母的选育对于提升黄酒生产效率具有重要的实用意义。【方法】以一种药物抗性为基础设计快速初筛方法,对黄酒酿酒酵母XY进行诱变筛选得到克霉唑(CTZ)抗性的黄酒酵母突变株,进一步以酵母发酵性参数为指标筛选得到发酵速率提高的黄酒酵母新菌株XY-3。【结果】比较突变菌株与原始菌株酿造性能发现,XY-3菌株最大发酵速率较原始菌株提高5.21%。黄酒酿造小试结果显示发酵前4天XY-3菌株乙醇生成速率明显高于原始菌株,其最大乙醇生成速率从XY菌株的14.77 g/d提高到15.30 g/d。XY-3酵母菌株发酵速率的提高能够缩短黄酒发酵周期1-2天,有助于提高发酵设备的利用效率。进一步研究发现XY-3发酵速率的提升可能与XY-3菌株多药物抗性(PDR)有关。【结论】联合使用传统诱变和药物抗性筛选策略选育得到高效黄酒酵母新菌株,这种筛选策略也为发酵食品行业优良菌株的选育提供了一种新的思路。     

利用肌苷发酵废液生产酵母的研究

本课题筛选了适宜在肌苷发酵废液中生长的酵母菌,从中选出了生长量最大的ＣＦ菌。并对利用肌苷发酵废液生产该酵母的条件进行了初步研究。     

重组酵母菌的高密度发酵表达

酵母作为一类外源基因的表达系统具有很多优点 ,有许多外源基因在工程酵母菌表达生产重要的外源蛋白[1] 。从生理学角度看 ,作为外源基因的受体细胞 ,酵母的生理和遗传特性影响着外源基因的表达。同时 ,外源基因的表达 ,特别是高表达的外源蛋白对宿主细胞有抑制作用甚至会导致细胞中毒或死亡。再加上工程菌的培养过程中的不稳定性问题的存在 ,因此 ,菌体细胞的高浓度和目的基因的高表达是一对矛盾 ,它们互相制约 ,构成生物工程研究的重要工作之一。1 .工程酵母菌的高密度发酵酵母的高密度发酵是一个相对概念 ,一般指发酵液中酵母浓度在 30 …     

啤酒酵母——分子生物学研究的热门材料

酵母菌是酿造业、面包发酵业的主要菌种,也是许多生化试剂,如酶制剂等的主要生产菌。目前,在遗传工程上酵母菌又作为高等生物名贵基因产物的加工厂,生产蛋白激素、蛋白酶及其它的蛋白质制品。而石油酵母又是环境污染的清道夫。为了改善食品工业,提取昂贵的生化试剂,自古以来人们就对酵母进行了大量的研究,积累了丰富的资料,为现代酵母分子生物学研究打下了厚实的基础。酵母菌作为一种简单的真核微生物,在分子生物学领域中具有得天独厚的优点。其研究的深度,系统性和全面性仅次于原核生物中的     

废糟液全循环对自絮凝酵母糖酵解途径关键酶、胁迫相关代谢物及胞内组分的影响

旨在研究废糟液直接全循环对絮凝酵母乙醇发酵、糖酵解关键酶以及细胞组成的影响。在一有效容积1.5 L的搅拌式生物反应器中,使用葡萄糖为220 g/L,添加8 g/L酵母粉和6 g/L蛋白胨的培养基,以0.04 h?1的稀释率进行自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵。每隔3天将收集到的发酵液集中精馏处理,得到的废糟液用于配制发酵培养基。装置运行近20 d,实验结果表明,随着废液循环批次的增加,系统乙醇和生物量浓度明显降低,糖酵解途径3个关键限速酶:己糖激酶、6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶不同程度受到抑制。为了应对废糟液中高沸点副产物积累导致的环境胁迫,维持细胞正常代谢,甘油和菌体胞内蛋白生物合成加强,碳水化合物积累减弱。这些研究结果对进一步研究高沸点副产物积累对酵母细胞乙醇发酵影响的机理和菌种的代谢工程改造,具有重要意义。