乙醇耐受性酿酒酵母菌株选育的研究进展

酿酒酵母是工业发酵生产乙醇的重要菌种,但是其发酵产物乙醇对酿酒酵母有明显的抑制作用.选育乙醇耐受性酿酒酵母是克服高浓度乙醇的抑制作用,提高乙醇产量的一条重要途径.本文对近年来国内外选育乙醇耐受性酵母的研究作一综述,旨在为乙醇耐受性酵母的选育提供参考.     

过表达NADH激酶基因对酿酒酵母乙醇发酵的影响

甘油是酿酒酵母乙醇代谢途径中的主要副产物,降低甘油生成,可以提高乙醇的产率和原料的利用率。以工业酒精酵母单倍体S1(MATa)为研究对象,构建了一个4.5 kb左右的基因敲除突变盒gpd2Δ::PGK1PT-POS5-HyBR,利用醋酸锂转化法转入S1,得到重组菌S3(gpd2Δ::PGK1PT-POS5-HyBR),使得工业酒精酵母在敲除GPD2的同时整合过表达了NADH激酶基因POS5。结果表明,在150 g/L的葡萄糖摇瓶发酵实验中,重组菌S3在不影响菌株生理特性的条件下,乙醇得率(g ethanol/g glucose)比原始菌株S1提高了8%,甘油得率(g glycerol/g glucose)降低了33.64%。本研究证明过表达NADH激酶基因可降低乙醇发酵中副产物甘油的生成并提高乙醇得率。     

酵母菌耐酒精机制的研究进展

乙醇是酵母菌发酵糖的重要产物之一．但是当乙醇在培养基中用积到一定浓度时,对酵母菌细胞产生有毒效应．然而,不同的酵母菌菌株对一定浓度的乙醇有不同的抗性,而且在不同培养条件下和生长在不同的培养基中同一株酵母菌对一定浓度的乙醇也有不同的抗性．最近几年来,有的学者从自然界中分离到了或通过遗传工程手段构建了一些能在短时间内产生高浓度酒精（发酵液中的乙醇浓度达到１７．５％ｖ／ｖ以上,而普通酵母菌只能产生９％一！！％ＶＩＶ乙醇）的酵母菌Ｉ‘］．因此酵母苗耐酒精的生化机制引起了许多研究者的浓厚兴趣,因为研究酵母…     

酿酒酵母乙醇耐受性机理研究进展

酿酒酵母(Sacchromyces cerevisiae)一直是主要的生物乙醇和酿酒业发酵菌株, 具有发酵速度快、乙醇产量高特性。然而, 产物乙醇积累造成的毒性效应是限制乙醇产量的主要因素之一, 研究酿酒酵母乙醇耐受性为解决这一工业难题奠定了理论基础。本文从乙醇对酵母细胞生理、细胞结构和组分的影响, 以及酿酒酵母乙醇耐受性的遗传基础方面综述了酿酒酵母乙醇耐受性机理的研究进展。     

用基因组改组技术改良发酵木糖酵母Candida tropicalis XY-19的耐乙醇性能

Candida tropicalis XY-19是一株具有优良乙醇发酵性能的发酵木糖酵母,其发酵葡萄糖产乙醇性能与目前酒精工业生产菌种--安琪酒精酵母相近,但XY-19的耐乙醇性能远比安琪酒精酵母差,XY-19在含有超过7%(v/v)乙醇的培养基中不能生长。以XY-19为出发菌株,经紫外线诱变获得了5株能在7.5%(v/v)乙醇的培养基中旺盛生长的突变株,经Co-60诱变获得了8株能在含8%(v/v)乙醇的培养基中旺盛生长的突变株。然后,以紫外线诱变得到的5株菌和Co-60诱变得到的8株菌及耐乙醇性能较好的酿酒酵母(S.cerevisae Angel,S.cerevisae4608和S.cerevisae172)为出发菌株,经过4轮Genome shuffling结合木糖乙醇梯度平板的筛选,获得了4株(G3-13,G3-18,G3-57和G3-60)能够在12%乙醇平板上生长的菌株,其乙醇耐受性比野生菌株XY-19提高了71%,为将XY-19进一步开发成纤维质乙醇发酵的生产菌种奠定基础。本研究结果进一步体现了Genome shuffling技术在改良如乙醇耐受性等多基因控制性状上的突出优势,为工业生产菌种的快速有效改良提供了一种有效的方法。     

利用人工锌指文库选育高乙醇耐受性工业酵母菌株

选育高乙醇耐性的酿酒酵母菌株对提高燃料乙醇的发酵效率具有重要意义.锌指蛋白广泛存在于多种生物中,对基因的转录和翻译起重要的调节作用.利用人工设计的锌指蛋白可定向设计锌指序列及其排列顺序,实现对细胞内多个基因的全局调控.由于与环境胁迫反应相关的基因很多,因此可利用人工锌指蛋白技术获得耐受性提高的微生物重组菌.文中将人工锌指文库转入到酿酒酵母模式菌株S288c,选育了具有高乙醇耐受性的重组菌株M01,并分离了与乙醇耐受性提高相关的人工锌指蛋白表达载体pRS316ZFP-M01,转入工业酿酒酵母Sc4126,在含有不同浓度乙醇的平板上,工业酵母Sc4126的重组菌株表现出显著的耐受性提高.在高糖培养基(250 g/L)条件下进行乙醇发酵,发现重组菌的乙醇发酵效率明显快于野生型,发酵时间提前24 h,且发酵终点乙醇浓度提高6.3％.结果表明人工锌指文库能够提高酵母的乙醇耐受性,为构建发酵性能优良的酵母菌种奠定了基础.     

低乙醇酵母的分离和培养

酵母是食用酵素的主要发酵菌种之一。由于酵母在厌氧状态下产生的乙醇会对乳酸菌等其他酵素发酵菌种形成抑制,因此,有必要在发酵状况良好的自然发酵酵素中分离低乙醇产生的酵母。经过三级筛选,获得了两株糖转化能力强、pH和酒精反馈抑制弱的酵母,经18S rDNA鉴定为毕赤酵母(Pichia sorbitophila)和接合酵母(Zygosaccharomyces parabailii)。用筛选出的酵母发酵果蔬汁,与自然发酵的果蔬汁相比,酵母发酵液具有酒精含量低、糖转化迅速等特点,并对沙门氏菌等四种致病菌产生明显的抑制。     

利用酵母生物转化植物纤维为乙醇的研究进展

地球上每年可形成大量价格低廉的可再生植物纤维资源。利用可再生资源生物转化生成乙醇,使得乙醇作为替代能源成为可能。利用酵母发酵生成乙醇因具有工业应用前景,是目前研究的热点之一。本着重介绍了植物纤维水解液中有毒物质对酵母菌种发酵的影响、水解液的脱毒处理及菌种的驯化等方面的进展。     

重组肠道细菌作为产乙醇生物催化剂的研究进展

以木质纤维素水解液发酵生产的燃料酒精作为一种清洁的可再生能源引起人们极大的关注。本文介绍了燃料酒精工业发展的最新动态,并对多种产乙醇重组肠道细菌的研究进展作了综述。     

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。     

乙醇-黄原胶耦联两步发酵

初步探索乙醇-黄原胶耦联两步发酵的可行性和生产工艺,即控制乙醇发酵,发酵液去除固形物后蒸馏回收酒精,然后利用酒精糟液中剩余营养物质进行黄原胶发酵。摇瓶和小罐试验证实方案是可行的,耦联发酵工艺优化条件:选择木薯淀粉进行乙醇发酵60 h后的酒精糟液,添加2 g/L KH2PO4,不添加无机N源。在优化条件下,7 L发酵罐中耦联发酵的黄原胶产量达到20 g/L,转化率约为50%。     

植酸钠对酿酒酵母乙醇发酵的促进效应

本文研究了植酸钠对酿酒酵母发酵乙醇生成量的促进效应。在酿酒酵母（ＡＳ２．４３１）的合成培养基中添加０．０８％本室自制的植酸钠后,发现其乙醇生成量提高３５．４％。植酸钠使该菌耐酒精能力增加,但对生物量影响不显著。植酸钠促进效应的有效成分为其植酸根。植酸钠对Ｋ酵母天然培养基发酵的乙醇生成量亦有极显著的促进效应,使其提高达８７．９％。     

休哈塔假丝酵母发酵木糖制乙醇过程研究

木质纤维素原料水解产物的主要成分是葡萄糖和木糖,其中葡萄糖很容易发酵,致使木糖成为木质纤维素发酵的关键,休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)1766是自然界木糖发酵性能较好的天然酵母之一。研究了发酵温度、发酵时间、接种量、初始pH值、摇床转速等因素对休哈塔假丝酵母1766发酵木糖生产乙醇的影响,由正交试验初步确定了休哈塔假丝酵母发酵木糖制乙醇工艺的适宜条件为好氧条件,发酵时间为2d,发酵温度为28℃,摇床转速为150r/min,初始pH值为5,此时乙醇收率最高可达68.62%。     

休哈塔假丝酵母乙醇发酵性能的研究

木糖的高效发酵是制约纤维素燃料乙醇生产的技术瓶颈之一,高性能发酵菌种的开发是本领域研究的重点。以木糖发酵的典型菌株休哈塔假丝酵母为材料,研究氮源配比、葡萄糖和木糖初始浓度、葡萄糖添加及典型抑制物等因素对其木糖利用和乙醇发酵性能的影响规律。结果表明,硫酸铵更适宜于木糖和葡萄糖发酵产乙醇。在摇瓶振荡发酵条件下,该酵母可发酵164.0 g/L葡萄糖生成61.9 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别为99.8%和74.0%;受酵母细胞膜上转运体系的限制,对木糖的最高发酵浓度为120.0 g/L,可生成45.7 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别达到94.8%和87.0%。休哈塔假丝酵母发酵木糖的主要产物为乙醇,仅生成微量的木糖醇;添加葡萄糖可促进木糖的利用;休哈塔假丝酵母在葡萄糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为8.32和2.55 g/L,木糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为6.28和1.15 g/L。     

马克斯克鲁维酵母在工业生物技术中的应用

马克斯克鲁维酵母Kluyveromyces marxianus是目前研究较为广泛的一种非传统酵母,因其耐高温、生长速率快、底物谱广等诸多优势而越来越多地应用于工业生物技术领域。马克斯克鲁维酵母可以分泌菊粉酶、β-半乳糖苷酶等多种应用广泛的水解酶类;还可以利用菊粉类原料、乳清、糖蜜以及木糖等多种非粮底物生产乙醇;其在外源蛋白的分泌以及基因工程操作等工业分子生物学领域也取得了突破。现主要对近年来马克斯克鲁维酵母在产酶、乙醇发酵、分泌外源蛋白等诸多工业生物技术领域的研究进展及存在的挑战进行综述,为进一步推动马克斯克鲁维酵母在工业生物技术中的应用奠定基础。     

黑曲霉木聚糖酶在工业酒精酵母中的分泌表达

用重叠延伸PCR方法从黑曲霉 (Aspergillusniger)UV 11的基因组DNA中克隆出木聚糖酶的cDNA基因 ,构建了由酵母乙醇脱氢酶 (ADH1)启动子和终止子引导表达、木聚糖酶自身信号肽引导分泌、rDNA序列介导的酵母整合型分泌表达质粒pAX2。用pAX2与酵母YEp型G4 18抗性质粒共转化野生型工业酒精酵母S .cerevisiae 2 346 ,获得了整合型分泌表达木聚糖酶的酵母重组菌株XY2。发酵分析表明该工程菌能够明显提高酒精生产率     

糖蜜乙醇新菌种助生物燃料升级

国家非粮生物质能源工程技术研究中心用比较组学方法培育的高产、高效糖蜜乙醇专用酵母菌种,在甘蔗燃料乙醇新技术产业化示范基地——广西丰浩酒精有限公司实现了工业化应用。新菌种能使发酵醪液酒精体积分数由目前的10％上升到13．7％以上,酒分提高30％,废液减少30％,能耗降低15％。     

酚酮类对树干毕赤酵母乙醇发酵及脂肪酸组成的影响

木质素降解产物对微生物产生的抑制作用,是燃料乙醇生物炼制的主要瓶颈之一。本文以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究木质素降解产物中3种酚酮类(4-羟基苯乙酮、4-羟基-3-甲氧基苯乙酮、4-羟基-3,5-二甲氧基苯乙酮)对其木糖乙醇发酵及酵母细胞脂肪酸组成的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术对乙醇发酵性能和酵母细胞脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,酚酮类物质对乙醇发酵呈现抑制作用且其分子量越低抑制作用越明显,当4-羟基苯乙酮浓度为1.50 g/L时,发酵24 h的木糖利用率、乙醇得率和乙醇浓度分别下降了42.47%、5.30%和9.76 g/L;培养基中存在酚酮类物质时,酵母细胞中的不饱和脂肪酸的比例上升,添加1.50 g/L的3种酚酮类物质后,树干毕赤酵母细胞不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例从原来的2.58分别上升到3.03、3.06和3.61,酵母细胞膜的流动性随之上升,不稳定性提高。因此,酚酮类物质能够降低酵母生长、提高不饱和脂肪酸的比例以及降低乙醇发酵能力,有效降低或去除木质素降解产物含量是提高木质纤维原料生物炼制的关键。     

外加肌醇和钙离子对酿酒酵母乙醇发酵的影响

酒精发酵是重要的发酵工业之一,在传统的酒精发酵过程中,菌种的酒精发酵浓度低,原料的利用率和酒精的转化率也低,能量消耗大,导致生产效率较差［１］。近年来国内外许多研究者致力于筛选和构建能产高浓度酒精和耐高浓度酒精的菌种,并把这些酿酒酵母应用于浓醪发酵生...     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。