酵母菌混合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵

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1、酵母菌混合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵酵母菌混合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵摘要：为降低抑制剂对乙醇发酵影响，同时能够有效代谢木糖提高乙醇产率，进行了树干毕赤酵母与高耐毒酵母共发酵未脱毒木质纤维素稀酸水解液研究。本实验室分离的酿酒酵母Y5和东方伊萨酵母Y4均能在发酵过程中代谢稀酸水解液中的糠醛和5■轻甲基糠醛，通过Y5和树干毕赤酵母以及Y4和树干毕赤酵母两组混合菌种的发酵比较表明：Y5和树干毕赤酵母混合培养物在含糠醛和5■疑甲基糠醛合成培养基和未脫毒稀酸水解液的乙醇产率分别为0.46g/g和0.44g/

2、g,达到了理论产率的91.2%和87.5%。实验表明树干毕赤酵母与Y5混合培养物原位脱毒木质纤维素稀酸水解液是一种有效的方法。关键词：木糖；糠醛和5•轻甲基糠醛；树干毕赤酵母；未脱毒水解液乙醇发酵；混合菌0引言在以木质纤维素为原料生产乙醇的研究开发领域中，稀酸水解是一种有效且经济的处理方法之一⑴。但稀酸水解法存在的主要问题是水解产物中存在微生物发酵抑制剂，如糠醛，5-HMF（5-瓮甲基糠醛），甲酸、乙酸、和苯系化合物，主耍抑制剂糠醛、5-HMF的含量对菌体生长具有不同程度影响⑵。为了降低毒性，发酵之前对水解液进行如碱中和处理、over

3、liming法处理［3］、活性炭吸附、离子交换树脂吸附［4］等脱毒方法会增加成本口使发酵过程复杂化，利用能降解某些毒性物质的菌种作为发酵菌种是降低抑制作用简单有效方法⑸。据报道，只有少数酵母菌能够耐受水解液中的抑制剂，例如SaccharomycescerevisiaeTMB3400,S.cerevisiaeTMB3006和ConiochaetaligniariaNRRL30616能够将糠醛、5-HMF转变成低毒性物质发酵葡萄糖产乙醇。但是这些菌大多不能代谢木糖产乙醇⑹7］。树干毕赤酵母能够发酵木糖且有高的乙醇产率⑻，而Lohmeier

4、-Vogel等人研究发现毕赤酵母对糠醛、疑甲基糠醛和乙酸等抑制因子比较敏感⑼。因此，利用树干毕赤酵母和耐毒酵母混合发酵水解液是一种可行的方法。混合菌用于木糖和葡萄糖混合糖发酵和脱毒水解液有过报道,NanFu等人用Zymomonasmobilis和Pachysolentannophilus混合菌发酵木糖和葡萄糖混合糖/旦是没有研究抑制剂对发酵的影响［10］,钱名宇采用混合菌发酵稀酸水解液，水解液在发酵之前己经过煮沸脱毒处理［ll］o用一种菌进行水解液发酵也有过报道，KeikhosroKarimi等发现Mucorindicus菌能够利用葡

5、萄糖和木糖并且耐受抑制剂，但是在水解液批式发酵中菌体生长完全抑制，补料批式发酵中，木糖只有部分利用［12］oFrankK等人用PichiastipitisCBS6054发酵玉米秸秆水解液，因该水解液的糠醛量低于0.8g/L［13］,树干毕赤酵母的生长没有受到太大影响。但是将混合菌用于未脱毒水解液发酵产乙醇未见报道。S.cerevisiaeY5和IssatchenkiaorientalisY4是两株分离的酵母菌'均能够降解糠醛和疑甲基糠醛，本研究将Y5和Y4分别与PichiastipitisCBS6054混合,在含有和水解液相同含量糠醛

6、、释甲基糠醛的发酵培养基中进行发酵，寻找既能利用木糖和葡萄糖产乙醇，又能耐受抑制剂的一种组合,将这种最优组合用于未脱毒稀酸水解液发酵。1材料与方法1.1菌种树干毕赤酵母CBS6054(Pichia.stipitisCBS6054)由首都师范大学微牛物学系保藏，该菌种能够同时代谢木糖和葡萄糖，酿酒酵母Y5(S.cerevisiae)和东方伊萨酵母Y4(I.orientalis)从糠醛厂分离筛选，Y5和Y4均能够代谢葡萄糖且具有高抑制剂耐受性。1.2培养基(g/L)1.2.1增殖培养基：葡萄糖20,酵母膏10,蛋白月东20,pH5.0〜5

7、.51.2.2发酵培养基A：葡萄糖24,木糖13,酵母膏10,蛋白月东20,糠醛1.37,5-HMF0.47,pH5.0B：葡萄糖24,木糖13,酵母膏10,蛋白月东20,pH5.0C：葡萄糖24,酵母膏10,蛋白腺20,糠醛1.37,5-HMF0.47,pH5.0D：葡萄糖24,酵母膏10,蛋白20,pH5.0E：木糖込酵母膏10,蛋白腺20,糠醛1.37,5-HMF0.47zpH5.0F：木糖13,酵母膏10,蛋白H东20,pH5.01.3木质纤维素稀酸水解液本研究所用木质纤维素稀酸水解液由华东理工大学化学工程系提供,灭菌后，测定

8、其主要成分(g/L)：葡萄糖15.4,木糖66糠醛1.37,5-HMF0.47,乙酸10等，发酵前向培养基中加入10g/L酵母膏,20"L蛋口腺，用Ca(OH)2调节pH5.0o1.4酵母接种物制备将斜面保藏的菌种接种于