[發明專利]一種釀酒酵母工程菌及其在生產乙醇中的應用

有效

• 申請號: 201210180994.0
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102732437A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張延平;張博;張海峰;孫紅兵;李寅;馬延和
• 申請（專利權）人: 中國科學院微生物研究所
• 主分類號: C12N1/18
• 分類號: C12N1/18;C12P7/06;C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種釀酒酵母工程菌及其在生產乙醇中的應用。

背景技術

隨著當前能源的日漸枯竭，石油價格的不斷上漲以及溫室效應所帶來的全球變暖，迫使人們越來越重視對于可持續能源的開發和利用。當前，木質素資源成為全球較豐富的可再生資源，如果木質素資源能夠充分利用，并實現清潔能源的轉化，必將成為石油的最有利替代品。

以燃料乙醇為主的生物燃料作為一種潔凈和可再生的交通燃料，是目前最可行、使用量最大的生物運輸燃料之一，更是減少化石燃油消耗和溫室氣體排放最有效的方法之一。纖維素燃料乙醇技術不需要消耗糧食資源，也不占用耕地，原料來源廣泛，價格低廉，是一項環境友好、可持續發展的技術。

釀酒酵母在酒精發酵工業中具有上百年的應用歷史，具有乙醇產量高，抗逆性強等特點，是當前酒精生產行業必不可少的生產菌株。所有植物來源的木質纖維素資源都包含有豐富的纖維素，半纖維素，木質素等。通過預處理及酶解后，得到的大多是葡萄糖，同時還含有一定量的五碳糖（主要為木糖）。要想利用木質纖維素資源發酵生產酒精行業，就要求菌株必須同時可利用葡萄糖和木糖來轉化生成酒精。天然的釀酒酵母不能利用木糖生長發酵，但卻可以將木酮糖轉化成乙醇，具備從木酮糖到乙醇的代謝途徑。與天然可以利用木糖酵母相比較，釀酒酵母缺乏了從木糖到木酮糖的代謝途徑。

目前國內外許多實驗室已經從事了關于構建可利用木糖的釀酒酵母工程菌株的研究，但大多數的釀酒酵母工程菌株只能在好氧及限氧條件下進行木糖發酵，而且由于副產物木糖醇的生成量較大，其木糖對于乙醇的糖醇轉化率相對較低，不能夠有效的代謝木糖（Kuype等，FMES?Yeast?Research，2004；Mervi?H.T.等，Metabolic?Engineering,2001)。

纖維素水解液是理想的乙醇生產原料，由于在其水解成糖液的過程中需要經過酸堿的處理，因此含有高濃度的乙酸，糠醛等抑制物，限制了菌株對于乙醇的發酵。當前國際上對于利用木糖工程菌株發酵纖維素水解液的報道很少，主要是由于菌株本身對于水解液抑制物的耐受性較差。普度大學Nancy?Ho.團隊構建的一株釀酒酵母工程菌株是目前可利用纖維素水解液發酵生產乙醇的菌株，該菌株在水解液中能共利用葡萄糖及木糖發酵乙醇，且乙醇得率相對較高，但是該菌株在發酵時需要較高的接種量通常水解液發酵接種量為10g?dry?wt/L（Ming?W.Lau等，PNAS，2009）。這些因素都極大的限制了纖維素乙醇產業化的進程。

發明內容

本發明的一個目的是提供一株釀酒酵母。

本發明提供的釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiae)W32N55，其保藏號為CGMCC?NO.6090。

上述的釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiae)W32N55CGMCC?NO.6090在制備乙醇中的應用也是本發明保護的范圍。

本發明的另一個目的是提供一種生產乙醇的方法。

本發明提供的方法，是液體發酵釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiae)W32N55CGMCC?NO.6090，收集發酵產物，即得到乙醇。

上述方法中，所述液體發酵采用的培養基為發酵培養基或玉米秸稈纖維素酶水解液；

所述發酵培養基按照如下方法制備：將酵母粉、蛋白胨、木糖和水混合，得到發酵培養基；所述酵母粉在所述發酵培養基中的濃度為1-10g/L，所述蛋白胨在所述發酵培養基中的濃度為1-20g/L，所述木糖在所述發酵培養基中的濃度均為5-100g/L；

所述玉米秸稈纖維素酶水解液中的葡萄糖和木糖總含量為50-200g/L，所述玉米秸稈水解液中的葡萄糖和木糖的質量比為1:1-10:1。

上述玉米秸稈纖維素酶水解液按照如下方法的制備：將玉米秸稈先采用氣爆的方法得到氣爆產物，其中氣爆條件為2.3Mpa，3min，50%含水量；再將氣爆產物采用纖維素酶進行酶解96h（纖維素酶購自山東隆大生物工程有限公司，100000U/ml），得到玉米秸稈纖維素酶水解液。上述玉米秸稈纖維素酶水解液中的葡萄糖和木糖的比例（質量比）為3:1，葡萄糖和木糖的總糖含量約為200g/L。

上述方法中，所述液體發酵包括如下步驟：

1）先將所述釀酒酵母(Saccharomyces?cerevisiac)W32N55CGMCC?NO.6090接種于種子培養基中培養，得到種子培養液；再將所述種子培養液離心收集菌體；