纤维素热解产物发酵乙醇及细胞工程菌构建
文献类型：学位论文
| 作者 | 余志晟 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张洪勋 |
| 关键词 | ：热解液 1 6一缩水一B—D一吡喃葡萄糖 乙醇发酵 原生质体融合 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 纤维素生物质是世界上最丰富的可再生资源，转化如此巨大的资源为能源对于解决世界范围内的(特别是中国)潜在能源短缺和经济的持续发展具有重要的战略意义。多年来的研究工作证明，尽管纤维素生物质的糖化、发酵乙醇工艺在技术上可行，但其商业化成本尚不具竞争力。为此，探讨新的纤维素糖化及相应的乙醇发酵工艺一直是热点研究课题。本文以纤维素的热解产物为底物，系统研 究了发酵乙醇菌种的选育、热解液前处理以及直接发酵内醚糖(Levoglucosan，1，6一缩水一B—D一吡喃葡萄糖，简称内醚糖)的工程菌株构建，获得如下创新性研究结果： l、同化内醚糖菌株调查：以内醚糖为唯一碳源对89株现有保藏微生物菌株(大部分为产酒菌株)进行了同化测试，并对319份土样进行了筛选。结果表明，在89株微生物中，一株勋oroboTomyces酵母、一株Rhodotoru]a酵母、4株Rhfzopus霉菌、2株kionascus霉菌有微弱的内醚糖同化能力。在319份土样中，分离到70株酵母和10株细菌。其中，34号菌具有很强的内醚糖同化能力，经鉴定为￡劫omyoes starkey]。14号菌具有很强的葡萄糖发酵能力，经鉴定为锄出幽kruse~。在所有测试和分离的微生物中，没有发现既能同化又能发酵内醚糖为乙醇的菌株。 2、热解液中内醚糖水解：纤维素热解液添加O．3 mol／1硫酸后，发现在常规灭菌条件下(12l℃，0．1Mp，20min)热解液里的内醚糖能完全水解，而在100℃沸水浴下只有8l％的内醚糖水解。进一步评估了各种不同化学添加剂在该条件(121℃，O．1Mp，20min)下对热解液水解的效果，发现硫酸是最有效的化学添加剂。不同浓度硫酸的水解试验结果表明，0．2 mol／l硫酸是最佳的酸浓度。在此条件下，获得了17．35％的最大葡萄糖产量。 3、脱毒处理与可发酵性：纤维素热解液在常规灭菌条件(121℃，O．1Mp，20min)下，经0．2 mol／l硫酸水解获得的水解液，加固体Ca(0H)。调整pH到6．O或者到10．4，然后分别用吸附剂活性炭、硅藻土、皂土和氟石处理后，获得的溶液通过酵母S cerevisiae 2 399和e krusei YZ-I，细菌Z mobilis 10225进行发酵评估。结果表明，中和加硅藻土吸附处理所获得的溶液葡萄糖含量最高，达35．9 g／1，发酵性最好，经曼cerevisiae2 399发酵，乙醇浓度达到16．1 g／l， 产率为O．45 g／g(乙醇／葡萄糖)。 4、菌种驯化：将原始菌株&cerevisiae 2 399用水解液作为底物连续培养了12代后，获得了菌株&cerevisiae(R)。该菌株发酵含95．8 g／l葡萄糖的水解液72 h后，获得了40．2 g／1的乙醇。这个结果同亲本菌株相比，酒精产量提高了47％。 5、细胞融合：以筛选斯达油脂酵母￡助omyces starkeyi Y215(Y一215)和酿酒酵母&cerevisiae 2．399(Y一2．399)为亲本，通过原生质体融合技术进行构建内醚糖乙醇发酵融合株的研究。根据两亲本菌株的生理特性，确立了以内醚糖为唯一碳源和37℃的培养条件作为筛选融合子的体系。酵母Y一2．399和Y一215培养8小时后，获得的细胞在37℃下，分别用1％蜗牛酶和2％蜗牛酶+2％纤维素酶，酶解lOmin和4h，能获得各自的原生质体。在30％(Ⅳ／v)PEG6000和O．Olmol／lCaCl。诱导融合下，获得了数株融合子。经30—35代的连续传代培养，纯化分离，最终得到了较为稳定的融合子菌株F2-9-7和F卜9-10。其中，F2—9-7 对内醚糖有微弱的乙醇发酵能力，而F1-9-10没有乙醇发酵能力。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-12-12 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/2087]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_中国科学院环境生物技术重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 余志晟. 纤维素热解产物发酵乙醇及细胞工程菌构建[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2003. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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