[發明專利]一株木質素耐受性釀酒酵母菌及其在生物乙醇生產中的應用

有效

• 申請號: 201410489663.4
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104263665B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 繆冶煉;尤業兵;季萌;陳君;李文莉;許琳
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C12N1/18
• 分類號: C12N1/18;C12P7/06;C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所32230
• 代理人: 徐蓓

技術領域

本發明屬于本發明涉及生物發酵技術領域，具體涉及一株木質素耐受性釀酒酵母菌及其在生物乙醇生產中的應用。

背景技術

秸稈、樹木邊材、牧草等木質纖維素材料是地球上儲量最豐富且可持續再生的有機物資源，其年產約1500億噸，所含的能量是全世界年消耗能量總和的10倍(劉剛,沈鐳.中國生物質能源的定量評價及其地理分布[J].自然資源學報.2007,41(3):9～19)。以木質纖維素為原料的生物乙醇生產和利用被認為是解決能源、環境和糧食問題的有效途徑之一。世界各國都在著力開發木質纖維素生物乙醇生產過程的共性關鍵技術和專用設備，以積極推進生物能源產業的發展。

木質纖維素生物乙醇生產過程一般包括原料預處理、酶解、乙醇發酵和乙醇精制等主要步驟。預處理是為了破壞木質纖維素材料的結構,從而取得良好的纖維素水解效果(曾凡洲,蔣劍春,衛民,等.生物質水解發酵生產燃料乙醇的研究進展[J].生物質化學工程,2009,43(2):43-48)；酶解是指利用纖維素酶和半纖維素酶，將纖維素、半纖維素轉化為可發酵性糖；乙醇發酵是指利用釀酒酵母，將酶解液中的可發酵性糖轉化為乙醇。然而，在木質纖維素材料的預處理及酶解過程中，木質素會降解成小片段、以及阿魏酸、香草醛、紫丁香醇、對羥基苯基醛(醇)等成分。因為這些木質素成分對釀酒酵母具有毒性，所以木質纖維素水解液的乙醇發酵效率受到嚴重抑制(李文莉，繆冶煉，陳介余，花衛俊，邵慧麗.木質素降解物對釀酒酵母的毒性及作用機理，生物加工過程，2014；Ezeji T,Qureshi N,Blaschek H P.Butanol production fromagricultural residues:impact of degradation products on Clostridium beijerinckii growth and butanol fermentation[J].Biotechnol Bioeng,2007,97:1460-1469)。

為了提高木質纖維素水解液的乙醇發酵效率，人們嘗試了對木質纖維素水解液進行發酵前的脫毒處理。脫毒處理方法可以分為物理法、化學法和生物法。目前，物理法包括活性炭吸附(Wang L,Chen H Z.Increased fermentability of enzymatically hydrolyzed steam-exploded corn stover for butanol production by removal of fermentation inhibitors[J].Process Biochemistry,2011,46:604-607)、離子交換吸附(Larsson S,Reimann A,L,et al.Comparison of different methods for the detoxification of lignocellulosic hydrolysates of spruce[J].Appl Microbiol Biotechnol,1999b,77:91-103)、膜分離(黃洲，繆冶煉，陳介余，李文莉.溶液中木質素和葡萄糖的超濾分離，生物加工過程,2014,12(2):56-62)；化學法利用NH4OH、NaOH、Ca(OH)2和木質素降解物的反應(Qureshi N,Saha B C,Hector R E,et al.Production of butanol(a biofuel)from agricultural residues:Part II-Use of corn stover and switchgrass hydrolysates[J].Biomass Bioenergy,2010,34:566-571)；生物法利用漆酶、過氧化物酶催化木質素降解物的聚合反應(薛珺,蒲歡,孫春寶.纖維素稀酸水解產物中發酵抑制物的去除方法[J].纖維素科學與技術,2004,12(3):48-52；Cho D H,Lee Y J,Um Y,et al.Detoxification of model phenolic compounds in lignocellulosic hydrolysates with peroxidase for butanol production from Clostridium beijerinckii[J].Appl Microbiol Biotechnol,2009,83:1035-1043)。但是，這些方法存在處理成本高、毒性成分去除率低、糖損失大等問題，因而其產業化應用程度不高。

發明內容