[發明專利]在含乙酸的環境中快速利用五碳糖的混菌體系

在審

• 申請號: 201610015565.6
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105670951A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 元英進;白雪;李炳志;王昕;査建
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12N1/16
• 分類號: C12N1/16;C12P7/10;C12P7/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及發酵技術領域，具體涉及在抑制劑存在下五碳糖、六碳糖共 發酵的混菌體系，尤其是在含乙酸的環境中快速利用木糖的混菌體系。

背景技術

由于化石資源的過度使用產生了嚴重的環境問題和社會問題，迫切需要 開發清潔、環保的可再生能源，逐步替代傳統的化石資源，以保證現代社會 的可持續發展。纖維素乙醇是一種具備以上特性的新能源，成為最有發展潛 力的能源替代品之一。纖維素乙醇的生產工藝是先將纖維素原料轉化為可發 酵的糖類，再通過酵母發酵將糖類轉化為乙醇的過程。由于木質纖維素的致 密結構具有頑抗性，必須對纖維素原料進行預處理來提高水解過程的效率。 然而，多數高效的預處理會有一些副產物的產生，如乙酸。乙酸對后續的微 生物發酵過程有非常嚴重的抑制作用。增強酵母對乙酸耐受性是突破限制因 素的有效途徑，可以增強酵母在這些抑制劑存在下的乙醇生產能力。

目前，主要是通過基因工程和進化工程等手段提高酵母的耐受性。進化 工程是利用細胞自身的進化適應能力獲得目標性狀。近幾年，基于已報道的 細胞對單一抑制劑的耐受機制，利用基因工程策略獲得了一些對單一抑制劑 耐受能力增強的酵母菌株。

木糖是木質纖維素水解液中含量第二高的單糖。在以木質纖維素水解液 為原料的纖維素乙醇生產中，高效、充分的利用木糖是發酵菌株的必備特性。 在釀酒工業中廣泛使用的菌株釀酒酵母因其較高的木質纖維素水解液抑制劑 耐受性、乙醇耐受性成為纖維素乙醇生產中的首選微生物，但是天然釀酒酵 母不能代謝木糖。因此，通過工程化改造釀酒酵母，獲得能夠高效代謝木糖 的酵母菌株是纖維素乙醇生產中的一個關鍵問題。通過將能天然代謝木糖的 微生物中的木糖還原酶途徑或木糖異構酶途徑引入到釀酒酵母中，目前已經 構建了很多能較好發酵木糖產乙醇的菌株，但是木糖的發酵效率還有待提高。

目前，基于基因工程、進化工程或者誘變等技術，可以獲得一株對乙酸 有耐受性的釀酒酵母或者一株可以較快的代謝木糖的菌株，但是很難得到一 株既可以較快代謝木糖又耐受乙酸的釀酒酵母。在同一株菌內實現耐受性和 木糖代謝能力的提高，對于菌株代謝負擔過重。

發明內容

有鑒于此，本發明目的是針對現有技術的缺陷，提供一種在含乙酸的環 境中快速利用木糖的混菌體系，以解決酵母在乙酸抑制的情況下的木糖快速 利用的問題，實現酵母在抑制劑存在條件下五碳糖、六碳糖的共發酵。

為實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種混菌體系，包括酵母菌株SyBE006和酵母菌株SyBE0036。

本發明所述混菌體系由乙酸耐受菌SyBE0036和另一株木糖利用菌 SyBE006組成，將混菌發酵引入纖維素水解液發酵中，將耐受性和木糖利用 的功能分配到不同的菌株，減輕了每株菌株的代謝負擔，實現了相互合作， 功能互補。在解決纖維素預處理水解液中副產物乙酸對酵母發酵的抑制的同 時通過木糖利用菌實現五六碳糖的共利用。

在一個具體實施方案中，本發明采用酵母菌株SyBE006、酵母菌株 SyBE0036按不同比例混合培養在乙酸抑制的情況下發酵，結果顯示雖然 SyBE0036單獨培養也可快速消耗葡萄糖和快速生長，但是不能代謝木糖，不 可實現五六碳糖的共利用。而酵母菌株SyBE006與酵母菌株SyBE0036混菌培 養明顯加快了發酵進程，提前利用木糖，都在30-40小時左右進入穩定期，消 耗盡全部葡萄糖，與單獨培養的SyBE0036利用情況接近。混合培養的菌株， 消耗盡葡萄糖后，30-40小時左右開始立即代謝木糖。而單獨培養的SyBE006 需要將近100小時才可以進入穩定期，消耗盡葡萄糖，開始利用木糖。表明酵 母菌株SyBE0036的添加可以明顯加快發酵進程，縮短發酵時間，完成乙酸抑 制下的混糖發酵。而混菌培養的比例不是固定的，混合比例范圍非常寬泛的。 即使添加極少量的SyBE0036都可以明顯加快發酵進程，縮短發酵時間。

作為優選，所述菌株SyBE006與菌株SyBE0036的濃度比為1:49～49:1。

更優選的，所述菌株SyBE006與菌株SyBE0036的濃度比為1:1。

本發明還提供了所述混菌體系在抑制劑存在下五碳糖、六碳糖共發酵中 的應用發酵木質纖維素水解液中的應用。

其中，作為優選的，所述抑制劑為乙酸。

作為優選的，所述五碳糖為木糖，所述六碳糖為葡萄糖。