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能源匮乏的日益加剧和温室效应对全球气候造成的影响,使得人们越来越关注利用生物质材料生产替代能源乙醇的研究。利用酿酒酵母发酵生产乙醇是当前应用非常广泛的乙醇生产方法。为了获得乙醇产量提高的菌株,本文作者在本实验室他人工作的基础上,进一步通过分子生物学手段构建基因工程菌株。通过比较,挑选出性能优良的KZ4-D菌株进行发酵性能的考察以及工艺条件的摸索。为了进一步引导酿酒酵母中的铵代谢流向利用NADH的谷氨酸途径,本论文中将原有工程菌株中的GDH1基因进行缺失,并通过交配和等位基因分离等手段获得一系列GDH1基因缺失的工程菌株。通过对这些菌株生长代谢情况的考查我们发现,已经过量表达GLT1基因的菌株中,GDH1基因缺失后,甘油产量降低,乙醇产量提高,乙酸产量有所提高,说明铵代谢进一步消耗了NADH。为了得到适于工业生产的基因工程菌株,我们在对现有菌株进行比较分析后选择KZ4 (Mat a URA3- fps1Δ::repeat gpd2Δ::repeat GLT1-PGK1)作为重点考察对象。将KZ4菌株通过标记基因恢复和交配手段得到双倍体菌株KZ4-D。当接种量控制为初始OD660为2.0时,可以满足KZ4-D菌株的发酵要求,其乙醇产量比野生型菌株CK-D提高了3.1%。本文中研究了利用玉米糖化清液进行发酵的工艺。实验数据显示,利用玉米清液发酵,比传统的带渣发酵具有更多优势。例如,酶的用量降低,生产更稳定,管路阻塞减少,最重要的是乙醇产量和单位体积的生产能力分别提高了2.56%和28%。在一系列实验数据的基础上,我们建立了清液发酵过程的动力学模型,用logistic方程对菌体生长进行拟合,用Luedcking-Piret方程对乙醇形成进行拟合,用Luedeking-Piret-like方程对基质消耗进行模拟,都取得了较好的效果。为了进一步提高乙醇产量,我们利用统计学方法对清液发酵条件进行优化处理,确定了摇瓶实验中清液发酵的最优化条件为:(NH4)2HPO4 1.094g/L,(NH4)2SO4 0.2 g/L,MgSO4·7H2O,KH2PO4 0.5 g/L,CaCl2·2H2O 0.01 g/L,温度为33.6℃,初始pH5.0,转速为110r/min。经优化后,KZ4-D的乙醇产量比优化前提高了1.83%。