论文部分内容阅读
燃料乙醇是目前应用最为广泛的生物燃料,然而原料成本过高是导致目前燃料乙醇行业利润较低的主要因素。尽管浓醪发酵技术的使用降低了生产能耗、提高了装备的利用率,但这对乙醇发酵菌种也带来了更大的挑战,如何在高糖浓度下快速生长发酵、在高乙醇浓度下彻底消耗葡萄糖以及进一步提高糖-醇转化率和乙醇终浓度,是目前酿酒酵母乙醇发酵菌种改造需要解决的关键问题。以菌株FTG2为基础,通构建一系列GPD1启动子3’端序列部分缺失的突变株以降低GPD1基因的表达,在不影响菌株浓醪发酵速度的前提下提高糖-醇转化率。研究发现,随着GPD1启动子缺失长度的增加,GPD1基因的表达逐渐减弱,缺失长度大于等于100bp时菌株对渗透压抗性明显降低,分别缺失60和80bp的菌株LE34U和LE35U,甘油产量分别比KAM-2U降低27.13%和40.90%,最终乙醇浓度分别提高3.89%和4.49%,糖-醇转化率为0.466和0.470g/g,均优于FTG2U(乙醇浓度提高3.06%,糖-醇转化率0.462g/g),而发酵速度没有明显降低。为进一步提高LE34U和LE35U的乙醇产量,进行了以下研究:1.缺失编码乙醇脱氢酶的ADH2基因,使LE34U、LE35U的最终乙醇浓度分别上升0.72%和0.61%,糖-醇转化率达到0.469和0.477g/g;2.将LE34U和LE35U转变成双倍体以提高菌株对不利环境的适应能力,结果双倍体菌株发酵速度无明显提高而乙醇产量有所下降;3.在培养基中外加甘油对LE34U和LE35U的发酵速度和乙醇产量没有影响;4.培养基外加乙酸浓度小于等于3g/L时对发酵有促进作用;而乙酸浓度大于等于4g/L时对LE34U和LE35U产生强烈抑制,但是对KAM-2U抑制作用较小;5.以FTG2G1U为出发菌株在高糖浓度培养基中驯化,生长速度明显改善后部分恢复GPD1基因的表达(启动子部分缺失),结果菌株在GPD1启动子3’端缺失100bp时生长和代谢得到改善,而缺失80bp时菌株的甘油产量比未经驯化菌株降低约33%;乙醇浓度最高菌株分别比对照提高5.39%和5.16%,糖-醇转化率达到0.477和0.478g/g,但生长和代谢减慢。建立了一种以化学诱变和染色体有性重组为基础的酿酒酵母进化工程新方法。从ste2基因缺失的酿酒酵母双倍体菌株W303D出发,诱变后高效生孢使突变基因组合并分离,经过一轮筛选得到乙醇产量提高的重组菌株WS1和WS5。该重组菌株在高葡萄糖或乙醇浓度的平板上生长能力显著提高,浓醪发酵乙醇产量比出发菌株W303-1A分别提高15.91%和16.67%。