酵母菌利用木糖发酵生产乙醇的研究进展

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1、2011NO．12·12·SerialNo．237ChinaBrewingForumandSummary酵母菌利用木糖发酵生产乙醇的研究进展温晓瑜，王靖，王金玲，王欲晓(1．中国石油大学(北京)化学工程学院，北京102249；2．徐州工程学院徐州生物质燃料工程技术研究中心，江苏徐州221008)摘要：纤维燃料乙醇的生产，第一步为木质纤维素水解为单糖。在木质纤维素水解液的单糖中，木糖含量仅次于葡萄糖。充分利用木糖发酵生产乙醇是纤维素燃料乙醇生产的关键之一，然而缺乏可有效转化木糖生成乙醇的天然菌种，因此对木糖发酵菌种的

2、研究具有重要意义。相比细菌及其他真菌，酵母菌发酵木糖生产乙醇具有显著优势。该文主要针对酵母菌的木糖代谢生产乙醇的机理及其近年来的育种研究，包括诱变育种、原生质体融合及基因工程和蛋白质工程育种等方面进行综述，并对其应用前景进行展望。关键词：木质纤维素：燃料乙醇；木糖；酵母；发酵中图分类号：TQ920．1文献标识码：A文章编号：0254—5071(2011)12—0012—05ResearchadvancesonethanolproductionbyxylosefermentationwithyeastWENXiaoy

3、u，WANGJing，WANGJmling，WANGYuxiaofl，CollegeofChemicalEngineering,ChineseUnive~RyofPetroleum,Beijing102249,China；2．XuzhouResearchCenterofBiofuelEngineering,XuzhouInstituteofTechnology,Xuzhou221008,China)．Abstract：Inthebiologicalconversionofethanolfromlignocellul

4、oses，thehydrolysisoflignocellulosesformonosacchrideisthefirststep．Xylosewasthesecondmajormonosacchridefollowedbyglucoseinthehydrolysatesoflignocelluloses．Efficientutilizationofxylosetoethanolproductionisoneofcriticalpointsforfuelethanolproductionfromlignocellu

5、loses．However，fewnaturalmicroorganismsobservedforconversionofethanolfromxy-lose．Comparedtobacteriaandotherfungals，yeasthassignificantadvantages．Ethanolproductionmechanismofyeastfromxyloseandadvancedre—searchonstrainsbreeding，whichincludedmutation，protolastfusi

6、on，applicationofgeneticengineeringandproteinengineering，werereviewedinthepaperandtheapplicationswasprospected．Keywords：lignocelluloses；fuelethanol；xylose；yeast；fermentation木质纤维素原料主要由纤维素、半纤维素及木质素组lulokinase，XK)的基因ScXKS1，P．stipitis中编码XK基因成fn。以玉米皮为例，纤维素、半纤维素、木质素含

7、量分别为PsXYL3。木酮糖经XK作用转化为5一P一木酮糖进入磷酸为30．53％、38．33％、13．17％tz~。充分利用纤维素原料中的木戊糖途径(PentosePhospharePathway，PPP)[9]，在转酮酶糖发酵生产酒精，能使纤维素原料的酒精发酵产量在原(Transketolase，TKL)以及转醛酶(Transdolase，TAL)等参有的基础上增~25％t31。与下生成3．P．甘油醛，再进入糖酵解途径(Embden—meyer．人们总结出，相比细菌及其他真菌，酵母菌发酵木糖hof-pamasPa

8、thway，EMP)，最终生成乙醇。生产乙醇具有显著优势[4]。KARCZEWSKAH嘲报道发现了天然酵母菌木糖代谢途径【明：可利用D一木糖生产乙醇的热带假丝酵母(Candidatropi-calis)菌株，WANGPY等同发现一些天然微生物可以利用木酮糖生产乙醇，然而生物质戊糖是戊醛糖(如D一木糖)，并非大部分微生物可利用的戊酮糖，这一研究结果更激发了人们