高耐性高产酒精工业酿酒酵母菌株的改造、发酵研究以及在工业水解液中的应用

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文高耐性高产酒精工业酿酒酵母菌株的改造、发酵研究以及在工业水解液中的应用论文作者：杨云芳学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：化学工程指导教师：王淑芳职称：教授刘金成正高工资助基金项目：A*STAR新加坡（0921390035）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalTechnologyImprovementofahightoleranceandhighethanolyieldofsaccharomycescerev

2、isiaeandapplicationinindustrialhydrolysatebyYangYungfangSupervisor:Prof.WangshufangProf.LiuJinchengMay2016摘要随着全球化石燃料的日益枯竭和逐年增长的环境问题，寻求来源广泛并且环境友好的能源成为可持续发展的重要条件。生物乙醇因环保无污染等优点被公认为最具发展前景的可再生清洁能源之一。以可再生生物质木质纤维素为原料的第二代生物乙醇生产技术潜力巨大，但由于木质纤维素在水解过程中产生的抑制剂对酵母生长及酒精产量的抑制，严重影响了生物乙醇的工业化发展。本研究利用各种菌体改造方法，经过诱变

3、、驯化等进化改造过程筛选出了菌株ASTXQ及进一步定向驯化得到的菌株A2STXQ，提高了酿酒酵母对抑制剂的耐受性及在工业水解液中的发酵性能，得到了能够利用工业水解液发酵生产生物乙醇的工业酿酒酵母。出发菌株选用可在23h内共发酵162g/L葡萄糖和95g/L木糖、同时生产120.6g/L酒精的工程酵母STXQ。该工程酵母由于抑制剂的影响，不能在工业水解液中生长发酵。酵母STXQ经过UV及化学剂诱变后，筛选得到的诱变株7#，在8g/L乙酸及1g/L糠醛复合抑制剂存在的基础培养基中，单木糖发酵产酒精量为8.91g/L，是出发菌株STXQ的3.36倍；葡萄糖木糖双糖发酵产酒精45.38g/

4、L是出发菌株STXQ的4.05倍。突变株7#经过在营养限制型培养基及进一步的工业水解液中的驯化，分别筛选得到了菌株ASTXQ和A2STXQ，并在工业水解液中对其进行了发酵检测。ASTXQ能够在48h内发酵利用含有80g/L葡萄糖和35.2g/L木糖的2倍浓缩工业水解液（Ⅰ），-1。A生产酒精48g/L，乙醇产率达到0.417ggbiomass2STXQ能够在48h内发酵利用含有27.6g/L葡萄糖和15.7g/L木糖的毒性更强的工业水解液（Ⅱ），生产酒精13.8g/L。不同氮源水解液中的发酵实验证明，氮源对酵母发酵水解液有一定的影响，营养型氮源能够对发酵过程起积极作用，而基础氮源等

5、对发酵过程有一定的负面影响。与工业酿酒酵母SHCY对比发酵发现，A2STXQ能够生产更多的酒精，极具工业应用价值。关键词：酿酒酵母；复合诱变；菌株驯化；压力筛选；工业水解液IABSTRACTFossilfuelsdepletionaroundtheworldandgrowingenvironmentalconcernshasledtothesearchforanalternativesourceoffuel.Bio-ethanol,whichisenvironmentallyfriendly,isnowhighlysoughtforandrecognizedasoneofthemo

6、stpromisingrenewablecleanenergy.Second-generationbio-ethanolusinglignocellulosesasrenewablebiomassresources,butinhibitorsproducedduringlignocelluloseshydrolyzinginhibityeastgrowthandbio-ethanolproductionseriouslyhinderthebio-ethanolindustrialdevelopment.Therefore,thisarticleisbasedonaseriesofs

7、trainimprovementmethods,includingUVirradiation,chemicalmutagenesis,genomeshufflingandevolutionaryengineering,toimprovestrainSTXQ'stolerancetobiomassderivedinhibitorsandfermentationperformanceofindustrialhydrolysate,finallyobtainastrainw