网络首发时间:2018-07-12 16:20:41

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木糖发酵酿酒酵母抑制物耐受提升及利用秸秆原料的乙醇发酵性能

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【作者】 丁伟军李波张影陈娅婷缪晡汤岳琴

【机构】 中石化上海工程有限公司四川大学建筑与环境学院环境生物技术研究中心四川省环境保护有机废弃物资源化利用重点实验室

【摘要】 木糖利用能力和抑制物耐受能力优良的工业酿酒酵母菌株和合理的糖化发酵工艺是纤维素燃料乙醇生产的两个关键。对一株工业酿酒酵母菌株的磷酸戊糖途径转醛醇酶基因TAL1进行差异过表达,评价在八种典型抑制物存在时TAL1差异过表达对菌株利用木糖的影响;利用TAL1过表达菌株研究油菜秸秆预处理物料中抑制物含量高低对分步糖化发酵(SHF),预糖化-同步糖化发酵(P-SSF)和同步糖化发酵(SSF),三种不同糖化发酵方式的发酵过程的影响,探讨高固含量发酵的可行性。结果表明,TAL1基因过表达提高了菌株的木糖代谢能力和对八种典型抑制物的耐受能力,适度过表达菌株表现最优,有抑制物存在时的木糖消耗速率提升了20%~70%。秸秆预处理物料中抑制物总含量约为4 g L-1时,SHF无法正常发酵,SSF的乙醇收率接近70%,略高于P-SSF;当物料中抑制物总含量下降到约2 g L-1时,三种方式都能顺利发酵,SSF表现最优,96 h时的乙醇收率为86.5%,但SSF(96 h)和P-SSF(112 h)所需糖化发酵总时间远低于SHF(144 h);总固含量约为25%的分批补料-同步糖化发酵(FB-SSF)的乙醇浓度和乙醇收率分别达到54.2 g L-1和67.2%。以上结果表明,TAL1基因适度过表达提升了菌株的木糖发酵和抑制物耐受能力,菌株SEB3-PUBI4-TAL1已具备比较优秀的发酵和耐受抑制物的能力;预处理物料中抑制物含量相对较高时采用SSF或P-SSF工艺,而抑制物浓度相对较低时,三种糖化发酵方式都可以采用,但SSF所需发酵时间最短,生产能力最高。

【基金】 国家自然科学基金项目(31170093)资助
  • 【DOI】10.19675/j.cnki.1006-687x.2018.05019
  • 【分类号】TQ223.122;TQ920.6
  • 【下载频次】13

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