重组运动发酵单胞菌发酵木糖产乙醇的研究

用大肠杆茵的木糖代谢基因xylA、xylB、tktA、talB 构建转座载体pXT,用于转座运动发酵单胞菌而使其获得新的代谢途径,能发酵木糖产乙醇.经转座获得的重组茵ZM-mtc9xt能在以木糖为唯一碳源的培养基上生长;在23%(质量体积比,下同)葡萄糖、6%(质量体积比,下同)木糖发酵中最高乙醇产量分别为98.3 g...     

木糖发酵酒精代谢工程的研究进展

木糖发酵是生物转化木质纤维素产生酒精及其他化工产品最为重要的一环,但自然界中缺少能将上述生物质有效转化为乙醇的微生物菌种. 近年来,根据代谢工程原理,利用基因工程技术对酵母和细菌进行遗传改造,或将木糖代谢途径引入传统的酒精发酵菌酿酒酵母及高酒精产生菌运动发酵单胞菌中,从而拓展其底物利用范围;或使原本可以利用多种糖底物的细菌获得选择性产生酒精的能力,构建了各种不同类型的木糖发酵重组菌株. 虽然这些重组菌株在木糖转化酒精方面均显示出良好的应用前景,但仍存在诸多问题. 有必要在对木糖代谢调控机制深入系统研究的基础上,进一步改造现有菌株,并结合生化工程技术对重组菌株发酵条件进行优化,以实现高效生物转化木质纤维素原料制取乙醇. 本工作介绍了近年来代谢工程改造微生物菌种发酵木糖生产酒精的研究进展.     

木糖发酵微生物的研究进展

木糖广泛存在于林业及农业废弃物中,木糖发酵生产乙醇是再生资源的有效利用。简述了木糖发酵微生物和木糖代谢工程菌的种类及研究进展。     

酿酒酵母采用木糖发酵产乙醇的研究现状

酿酒酵母具有安全性好,高产量和高的抑制剂耐受性等优点,故一直在生物乙醇工业中有重要作用。然而该酵母不能使木糖发酵,而木糖是木质纤维素水解产物中重要的戊糖。为了得到利用木糖高效产乙醇的工程茵,我们通过引入初始木糖的新陈代谢和木糖的运输体来改变细胞内的氧化还原平衡．木酮糖激酶的过表达和磷酸戊糖途径来提高乙醇产率。     

LSM蛋白增强木糖发酵重组酵母抗逆性能的研究

木质纤维素原料预处理过程中产生的弱酸、呋喃醛类和酚类化合物等对酿酒酵母的乙醇发酵有抑制作用,提高基因重组酵母对抑制物的耐受性,是利用植物秸秆水解液生产燃料乙醇的关键技术之一。研究从前期构建的戊糖、己糖共发酵重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae ZU-E8基因组DNA中克隆出RNA结合蛋白LSM6,将其连入含有PADH启动子的质粒构成表达载体pR-LSM,进而转入ZU-E8宿主细胞中。通过高浓度醋酸根平板筛选,得到高抗逆性木糖发酵重组酵母ZU-910。在醋酸浓度为2 g·L-1的木糖培养基中发酵96 h后,ZU-910的木糖利用率和乙醇浓度为90.2%和26.9 g·L-1,分别是出发菌株ZU-E8的8.5和10倍,并且ZU-910对糠醛和硫酸根的耐受能力也较ZU-E8大大增强。在玉米秸秆酶解液发酵中,ZU-910的木糖利用率和乙醇产量在ZU-E8基础上增加了10.5%和7.7%.证明LSM6蛋白确实能够增强木糖发酵重组酵母的抗逆能力,提高其发酵性能。该研究成果在木质纤维素替代粮食生产乙醇的产业化进程中具有良好的应用前景。     

木糖醇发酵研究进展

主要介绍生产木糖醇的发酵方法,并对发酵法生产木糖醇的菌种选育、发酵机理及工艺条件优化等方面的研究进展进行了综述。     

木糖酸的合成及应用研究进展

综述了木糖酸的化学合成和生物合成方法,重点对微生物发酵的菌种、代谢途径和国内外发酵水平进行了总结,并对木糖酸的应用前景进行了展望。未来的研究重点应集中在木糖酸生物合成的代谢机理、高产木糖酸的菌种选育以及木糖酸的应用开发等方面。     

诱变管囊酵母发酵木糖产乙醇的研究

通过Co⁶⁰诱变使管囊酵母利用木糖发生突变。经在纯木糖培养基上的筛选,分离得到有较高木糖利用效率和乙醇发酵效率的诱变菌株800-3,考察了发酵条件对其产乙醇的影响。结果证明,溶氧量和培养基组分对于乙醇的产率有重要影响,在转速100 r/min,100 mL三角烧瓶中装液20 mL,酵母浸膏浓度1 g/L条件下,发酵液中的乙醇质量浓度只有5.86 g/L,而木糖醇质量浓度可以达到12.95 g/L,乙醇产率与前人的研究结果相比还有较大差距。     

纤维素水解液中木糖发酵制丁醇

对实验室菌种进行筛选后,得到一株能利用纤维素水解液木糖发酵生产丁醇的菌株。研究发现,该菌株不仅能利用水解液中的葡萄糖,还可以利用水解液中的木糖。对菌种生长特性探索,批式发酵中碳源、氮源以及CaCO3等条件优化后,得到最佳种子培养时间为20～24 h,并确定了木糖浓度为20 g/L的纤维素水解液用于15 L发酵罐实验,在37 ℃静置培养84 h,丁醇产量10.95 g/L,总溶剂16.78 g/L（丙酮、乙醇、丁醇三者之和）,木糖利用率达到70%以上,总溶剂转化率为39.4%。解决了纤维素水解液中木糖不能被利用而造成的经济损失问题。     

Co^60诱变管囊酵母发酵木糖产乙醇的研究

通过Co^60诱变使管囊酵母利用木糖发生突变。经在纯木糖培养基上的筛选,分离得到有较高木糖利用效率和乙醇发酵效率的诱变菌株800—3,考察了发酵条件对其产乙醇的影响。结果证明,溶氧量和培养基组分对于乙醇的产率有重要影响,在转速100r／min,100mL三角烧瓶中装液20mL,酵母浸膏浓度1g／L条件下,发酵液中的乙醇质量浓度只有5．86g／L,而木糖醇质量浓度可以达到12．95g／L,乙醇产率与前人的研究结果相比还有较大差距。     

天然酵母对木糖利用的研究进展

开发能有效利用木糖的微生物是纤维素乙醇生产的关键问题之一,能发酵木糖的天然酵母得到了广泛的研究.对微生物发酵木糖的机理、天然酵母发酵木糖的特性及该领域的有关进展进行了介绍.     

不同非氧化磷酸戊糖途径基因的过表达对酿酒酵母木糖发酵性能的影响

以双拷贝过表达木糖代谢上游途径关键酶(木糖还原酶XR、木糖醇脱氢酶XDH和木酮糖激酶XKS)的酿酒酵母菌株为背景,在过表达非氧化磷酸戊糖(PP)途径中转醛酶基因TAL1的基础上,对途径中其他基因TKL1(转酮酶)、RPE1(核酮糖-5-磷酸差向异构酶)和RKI1(核酮糖-5-磷酸异构酶)进行了不同程度的过表达,以研究PP途径基因过表达对酿酒酵母木糖代谢的影响。在不同培养基条件下对重组菌株木糖代谢进行研究,结果显示,在过表达TAL1的基础上不同组合过表达PP途径其他基因不同程度改善了酿酒酵母木糖发酵性能,重组菌株能在36~48 h耗完质量分数(下同)为5%的木糖。其中,过表达PP途径全部基因比其他过表达基因组合表现出明显的优势,在8%木糖发酵条件下其乙醇产量达到了每1 g木糖0.337 g,较对照菌株提高了7.86%。这说明同步过表达PP途径基因更有利于酿酒酵母木糖发酵。     

异源转氢酶NNT对酿酒酵母木糖代谢的影响

表达有毕赤酵母木糖还原酶(XR)和木糖醇脱氢酶(XDH)的重组酿酒酵母,能代谢木糖.但是XR和XDH分别偏好辅酶NADPH和NAD⁺,造成辅酶的不平衡和副产物的积累,所以重组酿酒酵母利用木糖产生乙醇的效率很低.转氢酶可以催化辅酶NADPH和NADH之间的相互转化,因此本实验将黑曲霉的转氢酶基因NNT转入到重组酿酒酵母中,通过实验确定了NNT基因的表达蛋白在酵母细胞内定位于线粒体中,NNT基因分别用pPGK1、pCCW12和pHXT7启动子进行表达,在微好氧的木糖发酵条件下,NNT基因的导入使酿酒酵母甘油产量下降,乙醇产率提高,在由pCCW12和pHXT7表达NNT基因的重组酿酒酵母中,木糖醇产率分别下降86.3%和49.3%,乙醇产率提高16.7%和12.7%,说明转氢酶NNT的存在改善了木糖代谢的辅酶不平衡,提高了乙醇的转化率.     

酵母工程菌细胞高密度发酵的研究进展

构建重组酵母工程菌表达抗原或细胞因子等,是研发新生物制品的趋势之一,实现酵母工程菌的高密度发酵是维持制品生产规模和降低成本的重要技术途径。本文就影响酵母工程菌高密度发酵的因素,包括菌株的生物学特性和发酵工艺特点、培养基种类及配方、发酵罐结构及性能、发酵过程各项重要工艺参数或变量的控制等及在生物制品和生物制药行业中酵母工程菌细胞高密度发酵的进展作一综述。     

Xylose Fermentation by Saccharomyces cerevisiae: Challenges and Prospects

Many years have passed since the first genetically modified Saccharomyces cerevisiae strains capable of fermenting xylose were obtained with the promise of an environmentally sustainable solution for the conversion of the abundant lignocellulosic biomass to ethanol. Several challenges emerged from these first experiences, most of them related to solving redox imbalances, discovering new pathways for xylose utilization, modulation of the expression of genes of the non-oxidative pentose phosphate pathway, and reduction of xylitol formation. Strategies on evolutionary engineering were used to improve fermentation kinetics, but the resulting strains were still far from industrial application. Lignocellulosic hydrolysates proved to have different inhibitors derived from lignin and sugar degradation, along with significant amounts of acetic acid, intrinsically related with biomass deconstruction. This, associated with pH, temperature, high ethanol, and other stress fluctuations presented on large scale fermentations led the search for yeasts with more robust backgrounds, like industrial strains, as engineering targets. Some promising yeasts were obtained both from studies of stress tolerance genes and adaptation on hydrolysates. Since fermentation times on mixed-substrate hydrolysates were still not cost-effective, the more selective search for new or engineered sugar transporters for xylose are still the focus of many recent studies. These challenges, as well as under-appreciated process strategies, will be discussed in this review.     

Effect of high shear stress on microbial viability

Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae suspensions were submitted to controlled shear stress. Above a threshold value shear stress induced a decrease in micro‐organism viability. The threshold of shear stress efficiency depended on the micro‐organisms, being between 1292 Pa and 2770 Pa for S cerevisiae, and about 1250 Pa for E coli. Above 1810 Pa, E coli cells were disrupted whereas the S cerevisiae cells remained intact. The higher the cellular concentration, the greater the rate of decrease in viability. Viability loss was influenced by the number of passages through the experimental shear stress device and by exposure time. © 2001 Society of Chemical Industry     

Mathematical modelling of the alcoholic fermentation of glucose by Zymomonas mobilis mobilis

The kinetics of alcoholic fermentation of a strain of Zymomonas mobilis, isolated from sugarcane juice, has been studied with the objective of determining the constansts of a non-structured mathematical model that represents the fermentation process. Assays in batch and in continuous culture have been carried out with different initial concentrations of glucose. The final concentrations of glucose, ethanol and biomass were determined. The following kinetic parameters were obtained: μ_max, 0·5 h^?1; K_s, 4·64 g dm^?3; P_max, 106 g dm^?3; Y_x/s, 0·0265 g g^?1; m, 1·4 g g^?1 h^?1; α, 17·38 g g^?1; β, 0·69 g g^?1 h^?1.