发酵木糖高产乙醇树干毕赤酵母菌株的Co60诱变选育

【目的】选育能够利用木糖高产乙醇的酵母菌株。【方法】采用Co60诱变树干毕赤酵母(Pichia stipitis),筛选乙醇产量高的突变菌株,并对原始菌株、突变菌株的生长发酵特性和两个菌株对高浓度木糖、乙醇的耐受性进行比较。【结果】在YPX培养基上筛选获得1株能够高效发酵木糖的突变菌株1K-9。该菌株在50mL 15%FM发酵84h,发酵液乙醇含量最高达(51.034±0.112)g/L,比原始菌株提高10.05%;在500mL 15%FM发酵96h,乙醇含量最高达(51.390±0.119)g/L;在500mL 20%FM发酵156h,乙醇含量最高达(52.496±0.513)g/L。菌株1K-9在HSM培养基或含4%~5%乙醇的YPX培养基中生长良好,在含6%~7%乙醇的YPX培养基中生长缓慢。【结论】Co60诱变对于树干毕赤酵母(Pichia stipitis)菌株是有效的,能选育出木糖高产乙醇酵母菌株1K-9。     

一株高产乳酸鼠李糖乳杆菌的选育

采用紫外线和Co60照射联合诱变鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)JCM1553菌株,选育得到1株L-乳酸高产突变株SCT-10-10-60.经77代传代培养证实该菌株L-乳酸发酵遗传稳定.在37℃,200rpm下,该菌株摇瓶发酵葡萄糖60h的发酵液乳酸浓度达到最大,为195.67g/L,发酵糖酸转化率达到95.33％,比出发菌株最大乳酸产量、发酵速率和糖酸转化率分别提高了16.24％、50.13％和17.81％.相同条件下该菌株发酵木薯淀粉84h的乳酸浓度达到最大值,为203.33g/L,糖酸转化率达到78.85％,比出发菌株最大乳酸产量和发酵速率均提高了29.49％,糖酸转化率则提高24.53％.该菌株发酵产物的L-乳酸含量高达96.75％,与出发菌株(96.97％)无统计学显著差异(P＞0.05).该高产菌株乳酸发酵性能提高的主要原因是菌体增长速率加快.其L-乳酸发酵性能显著优于现有的生产菌株,具有较高的潜在工业价值.     

基于连续发酵驯化的耐酸性酿酒酵母的育种

本研究以纯合二倍体工业酿酒酵母SC-iso-Kan作为出发菌株进行连续发酵,通过逐步降低发酵体系pH值,对酵母的耐酸性进行长期驯化.从pH 2.7发酵体系分离获得耐酸性突变菌株SCiK12,通过孢子形成、分离和培养,获得两株优秀的耐酸性单倍体菌株SCiK12-B3(MATa)和SCiK12-C(MATα),通过交配获得耐酸性二倍体菌株SCiK12-BC4.在35℃,pH 2.5条件下,利用15%YPD发酵48h,和原始出发菌株SC-iso-Kan相比,菌株SCiK12-BC4(MATa/α)和单倍体菌株SCiK12-B3(MATa)及SCiK12-C3(MATα)基于糖消耗的乙醇收率分别提高了12.5%,17.5%和17.2%.本研究结果表明,连续发酵驯化结合单倍体分离和交配是获得耐无机酸突变菌株的有效手段.     

发酵蔗糖化液产乙醇菌析的选育

利用纤维生物质生产生物燃料是解决当今世界能源和环境问题的重要途径.本研究从腐烂蔗渣、酒曲、酒糟等样品中分离到一批产乙醇菌株,通过高浓度乙醇选择性培养基筛选、TTC法复筛以及发酵乙醇能力分析,筛选得到一株发酵蔗渣糖化液能力较强的菌株.通过对菌落形态观察、电镜图片分析、18S rDNA基因序列分析,确定该菌株属于酿酒酵母属,命名为Saccharomyces cerevisiae Q2-1.优化了S. cerevisiae Q2-1发酵蔗渣糖化液产乙醇条件,当起始pH为 5.5、发酵温度为30 ℃、糖化液中硫酸铵浓度为0.4%时,静置发酵60 h后,发酵率可达89.2 %,蔗渣产乙醇率ω=13.6 %.     

原位预处理甘蔗糖蜜对耐高温酿酒酵母突变株Saccharomyces cerevisiae AQ生产乙醇的影响

【目的】探讨和分析原位预处理糖蜜促进酿酒酵母生长和乙醇生产的原因,开发一条绿色、低成本糖蜜乙醇生产途径。【方法】先在不同温度和初始糖浓度条件下,考察酿酒酵母原始菌株Saccharomyces cerevisiae A及其突变株Saccharomyces cerevisiae AQ的生长和乙醇生产性能差异,再以原位预处理前后糖蜜为发酵底物,测定突变株Saccharomyces cerevisiae AQ在不同培养基中的生长量、出芽率、乙醇产量、胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力,研究原位预处理糖蜜对其生理特性的影响。【结果】在高温发酵糖蜜过程中,突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A表现出更好的生长和乙醇发酵稳定性。当以原位预处理糖蜜作为Saccharomyces cerevisiae AQ唯一碳源时,其胞内SOD酶、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力较以糖蜜原料为唯一碳源时分别提高2.51倍,0.92倍,1.80倍和1.45倍,乙醇收率为31.07%,较以糖蜜原料为唯一碳源时提高36.26%。【结论】突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A更适用于糖蜜发酵生产乙醇体系,且新型的原位预处理方法能通过增强Saccharomyces cerevisiae AQ在糖蜜培养基中的呼吸作用,提高菌株活力,从而进一步提高乙醇收率。     

木糖发酵菌株的筛选

本实验利用传统的方法从森林土样中分离筛选出一株能有效发酵木糖生产乙醇的酵母菌株。首先通过富集培养、初筛、复筛等步骤筛选出一株（1#菌株）能够利用木糖的酵母菌株,对其进行了生理生化性能指标试验,初步鉴定为假丝酵母菌（Candida sp.）。并对其进行了利用木糖发酵乙醇试验,实验结果表明：在培养温度为30℃,pH5.0,接种量为10％左右,初始木糖浓度为40g/L时,该菌株可以利用木糖发酵生产乙醇,产乙醇量为1.06g/100mL,相当于理论转化率的56.9%。     

西藏传统发酵牛乳乳酸菌的鉴定及发酵性能测定

目的研究西藏地区传统的发酵牛乳中乳酸菌的菌属以及其相关性能。方法以西藏拉萨当雄县、那曲比如县、昌都八宿县、山南扎囊县以及日喀则江孜县五个地区采集的传统发酵牛乳为研究对象进行鉴定和性能测试分析。结果分析结果发现其中德氏乳杆菌保加利亚亚种1株,干酪乳杆菌3株,植物乳杆菌1株。通过对分离菌株抑菌性能的测试,发现5株菌都能抑制革兰氏阳性菌,但s012—2菌株对革兰氏阴性菌也有抑制作用。在对菌株产酸、生长速率的测试中发现只有s007—2产酸及生长速率都较慢,几乎不生长。S017—1在8～10h几乎不生长,10～14h产酸和生长较快,其余3个菌株的生长及产酸都在8～16h最快,在16＂~20h处于稳定期。结论通过对西藏不同牧区传统发酵牛乳中分离得到的菌株进行鉴定和发酵性能的测试,对以后设定最优发酵工艺或是将优势菌种应用于食品工业均具有重要意义。     

西藏传统发酵牛乳乳酸菌的鉴定及发酵性能测定

目的研究西藏地区传统的发酵牛乳中乳酸菌的菌属以及其相关性能。方法以西藏拉萨当雄县、那曲比如县、昌都八宿县、山南扎囊县以及日喀则江孜县五个地区采集的传统发酵牛乳为研究对象进行鉴定和性能测试分析。结果分析结果发现其中德氏乳杆菌保加利亚亚种1株,干酪乳杆菌3株,植物乳杆菌1株。通过对分离菌株抑菌性能的测试,发现5株菌都能抑制革兰氏阳性菌,但s012-2菌株对革兰氏阴性菌也有抑制作用。在对菌株产酸、生长速率的测试中发现只有s007-2产酸及生长速率都较慢,几乎不生长。S017-1在8~10h几乎不生长,10~14h产酸和生长较快,其余3个菌株的生长及产酸都在8~16h最快,在16~20h处于稳定期。结论通过对西藏不同牧区传统发酵牛乳中分离得到的菌株进行鉴定和发酵性能的测试,对以后设定最优发酵工艺或是将优势菌种应用于食品工业均具有重要意义。     

酿酒酵母呼吸突变株的高糖胁迫反应研究

【目的】研究野生型甘蔗糖蜜发酵高产乙醇菌株MF1002及其糖分利用能力显著提高的呼吸突变菌株MF15c在高糖胁迫下的生理特性变化。【方法】测定在高糖胁迫下菌株的生长速率、出芽率、乙醇产量和超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶活力。【结果】在葡萄糖浓度分别为25%、30%和40%的高糖培养基中,MF15c菌株生长和乙醇发酵受抑制的程度均明显低于MF1002。当葡萄糖浓度为30%和40%时,MF15c的最大菌体数目、最高出芽率和乙醇发酵浓度等均显著高于MF1002。当葡萄糖浓度为30%时,两菌株胞内的SOD活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶活力均显著上升。其中,MF15c的胞内SOD活力、胞内过氧化物酶活力、细胞质ATP酶活力和线粒体ATP酶活力在高糖胁迫下的上升幅度显著高于MF1002。【结论】MF15c较MF1002具有更强的高糖耐受能力。SOD活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶均参与了两菌株的高糖胁迫反应,胞内SOD活力、胞内过氧化物酶活力、细胞质ATP酶活力和线粒体ATP酶活力可能与MF15c菌株的高糖耐受能力有关,可作为进一步改造该菌株的指导指标。     

麦芽糖酶基因MAL62的不同截断变体对面包酵母发酵性能的影响

为了探究麦芽糖酶基因MAL62的不同截断变体对面包酵母发酵性能的影响,以面包酵母工业菌株BY-14基因组为模板,通过PCR获得编码麦芽糖酶的3种不同长度氨基酸的DNA序列,研究改造后菌株的发酵力、麦芽糖消耗速率及麦芽糖酶活力的变化,从而揭示编码麦芽糖酶的氨基酸与其功能之间的关系。结果表明:含有编码麦芽糖酶不同长度基因的面包酵母菌株的发酵力、麦芽糖消耗速率及麦芽糖酶活力均优于含有未改造的麦芽糖酶的重组菌株,说明敲除催化区域外的氨基酸不会影响面包酵母中麦芽糖酶的主要性能和面包酵母菌株的无糖面团发酵能力。     

固定化Zymomonas mobilis 10225乙醇发酵研究

运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis10225)为乙醇发酵菌种.在葡萄糖浓度为10%(w/V)的发酵培养基中,分别进行游离细胞,固定化细胞的乙醇发酵实验.结果表明,游离细胞乙醇发酵的产率系数为0.42,达到了理论值的82.4%,而固定化细胞乙醇发酵产率系数为0.51,达到了理论产率的100%.固定化技术对于提高运动发酵单胞菌酒精发酵表现有显著作用.     

反应分离耦合制备燃料乙醇研究进展

发展燃料乙醇可以降低对化石燃料的依赖,减少由化石资源的使用所带来的环境污染。然而传统的燃料乙醇发酵生产过程中存在严重的产物抑制现象,不仅限制发酵原料的糖化,还制约燃料乙醇生产强度的提高,不利于无水乙醇制取过程的节能降耗。乙醇发酵与产物分离耦合技术是解决这一难题的有效方法。该技术可以实现高浓度底物发酵或酶转化,减轻或消除产物对生物催化剂的毒害作用,提高反应速率,获取高浓度产物;还可以简化产物分离过程、降低产物分离所产生的能耗、降低生产成本。对此,本文总结了各种乙醇发酵与产物分离耦合技术,并比较其优劣,最后展望了乙醇发酵与产物分离耦合技术的前景。     

以菊芋为原料利用固定化酶和细胞两步法发酵生产乙醇

对以菊芋为原料,将酿酒酵母细胞与菊粉酶分别固定用两步法发酵生产乙醇的最适发酵条件进行了探讨,实验结果表明:当温度为28℃,pH值为5.2,发酵液糖度为20%,反应器连续流动流速为42mL/min时,发酵速度最快,酒精转化率最高,在发酵28h时,酒精转化率达96.6%,发酵醪中乙醇含量达10.96%.     

发酵玉米芯水解液制备乙醇的研究

为了提高戊糖发酵制备乙醇的产率,利用经驯化后的嗜单宁管囊酵母发酵玉米芯水解液,研究了嗜单宁管囊酵母的驯化工艺和发酵条件对乙醇产率的影响,得到了优化的工艺条件。结果表明,经驯化后的嗜单宁管囊酵母发酵玉米芯水解液的糖利用率比原来提高了41.23％,乙醇得率提高了118.83％,戊糖和己糖利用率分别为89.55％和85.23％。优化的发酵条件为初始糖浓度60～90g/L,初始pH5.5～6.0,接种量(体积分数)8％,发酵周期96h。在该发酵条件下,酒精得率可达0.346g/g。     

硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能研究

进行了3种测定硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能的对比实验．实验结果表明：硅橡胶膜的渗透蒸发作用可有效消除乙醇发酵过程中的产品抑制效应，将乙醇产率提高至传统发酵过程的3～4倍；从发酵液中连续分离出来的乙醇，经过冷凝后成为高浓度产品，冷阱收集液乙醇浓度可达原料液乙醇浓度的4倍左右．膜的固定作用使反应器中保持了较高的酵母细胞浓度，但是无机盐、不挥发性副产物及老化细胞的堆积会影响细胞活性，为了获取高乙醇产率，必须将部分发酵液从膜生物反应器中取出．     

环境应激下Pichia stipitis酵母形态性能与蛋白的差异

将Pichia stipitis置于木质纤维素水解液中传代,研究在环境应激下与酵母性能变化相应的形态和蛋白的差异。在实验条件下,酵母的乙醇产量从第1代的6.73 g/g提高到第40代的12.16 g/g,总糖转化率从23.64%提高到39.44%,菌体存活率提高3.1倍。酵母的形态也发生明显的改变,菌落色泽变白,边缘圆整。在双向电泳蛋白图谱中有多处明显的蛋白差异。用高效液相色谱与离子阱质谱联用(HPLC-ESI-MS/MS)鉴定双向电泳凝胶上的差异蛋白点,发现数种与糖酵解途径相关的蛋白,为进一步的研究奠定了基础。     

固定化酵母细胞发酵生产酒精的研究

研究以活性炭为载体的吸附法制备固定化酵母增殖细胞．从糖蜜发酵生成酒精的实验结果表明：对于高浓度底物抑制、产物抑制和温度变化的耐受程度，固定化细胞系统明显优于游离细胞，且其表观动力学常数明显受到扩散影响．在固定化细胞系统的连续发酵过程中，当稀释度为０．８９ｈ－１时，酒精的最大生产能力为１９．５ｇ·ｈ－１·Ｌ－１．     

高粘度薯类原料高效乙醇转化技术推动我国能源结构调整

原料粘度高已成为限制薯类乙醇行业发展的问题,中国科学院成都生物研究所采用糖苷键单克隆抗体芯片技术阐明薯类原料粘度成因机制,并开发出具有自主知识产权的降粘酶系和相应的降粘预处理工艺;利用模拟的工业发酵压力条件,选育获得高产物反馈抑制耐性菌株;同时与发酵过程调控工艺、新型高传质反应器系统集成,建立薯类乙醇高效发酵技术体系并成功应用于生产,实现薯类乙醇发酵三大技术突破。     

使用新型反应器进行食醋生产

介绍了用玉米面做原料,通过糖化、液化、发酵成酒醪,进一步在新型雾化通气反应器内液体发酵生产食醋的方法。对发酵中不同时期的产酸速率进行了测定。本方法在产酸速率和酒精转酸率等方面明显优于普通液体深层发酵。