木糖轉(zhuǎn)化酒精的優(yōu)勢(shì)酵母菌的復(fù)合誘變選育.pdf

1、酵母菌利用木糖能力較低成為木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的一個(gè)主要限制性因素，本文對(duì)中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保藏的CICC-1517RM釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株，采用紫外線和γ射線的復(fù)合誘變，通過(guò)TTC培養(yǎng)基篩選能利用木糖產(chǎn)乙醇的優(yōu)勢(shì)酵母菌，采用顯微鏡鏡檢及18 srDNA對(duì)選育的突變株進(jìn)行分子鑒定，對(duì)優(yōu)勢(shì)酵母菌發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，獲得最佳發(fā)酵工藝條件，并在最佳發(fā)酵條件下進(jìn)行發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的初步研究

2、，其結(jié)果主要如下:
　　1.對(duì)釀酒酵母（CICC-1517RM）進(jìn)行紫外線和γ射線的復(fù)合誘變，通過(guò)TTC培養(yǎng)基篩選優(yōu)勢(shì)酵母菌。酵母菌經(jīng)120s紫外線誘變處理，后經(jīng)0.27kGy的γ射線進(jìn)行輻照誘變。經(jīng)TTC培養(yǎng)基暗處培養(yǎng)2～3h。結(jié)束后挑選5株長(zhǎng)勢(shì)好，紅色較深的菌落進(jìn)行進(jìn)一步篩選，經(jīng)木糖耐性比較和乙醇發(fā)酵試驗(yàn)后，選出一株優(yōu)勢(shì)酵母菌，編號(hào)LH4。在含木糖4％的培養(yǎng)基中，LH4的乙醇發(fā)酵終濃度為0.531g/L，遠(yuǎn)高于原始菌株的乙醇發(fā)

3、酵濃度0.108 g/L。由此可得，突變株LH4在木糖培養(yǎng)基中的發(fā)酵效果優(yōu)于原始菌株。
　　2.通過(guò)顯微鏡進(jìn)行突變株形態(tài)的觀察，經(jīng)美蘭染色后，細(xì)胞呈橢圓形，極少部分呈白色，大部分呈藍(lán)色，較大的母體細(xì)胞旁有一較小的芽體，母體細(xì)胞深藍(lán)色，芽體淺藍(lán)色。對(duì)該突變菌株進(jìn)行18srDNA擴(kuò)增測(cè)序，并利用NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行Blast比對(duì)，經(jīng)MEGA6.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)?？蓽?zhǔn)確斷定該菌株為釀酒酵母屬。
　　3.采用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，

4、最終得到酵母菌利用木糖產(chǎn)乙醇的最佳條件為:裝液量125ml，接種量為8％，pH為6.5，溫度為30℃。在最優(yōu)條件下進(jìn)行酵母菌利用木糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，平行三次。測(cè)得乙醇平均得率達(dá)到0.552g/L。
　　4.在搖床優(yōu)化發(fā)酵條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行發(fā)酵罐放大實(shí)驗(yàn)，利用10L發(fā)酵罐對(duì)突變酵母菌LH4進(jìn)行為期110h的發(fā)酵試驗(yàn)。最終乙醇得率為0.180g/L。同時(shí)以該分批發(fā)酵的數(shù)據(jù)為參考，結(jié)合數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，建立了該發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)，乙

5、醇合成和基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)模型，表達(dá)如下:
　　(1)菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型:X=0.1590e0.1218t/1.9397+0.0788e0.1218t
　　(2)乙醇生成動(dòng)力學(xué)模型:S=19.4692+0.1349-0.2721e0.1218t/1.9397+0.0788e0.1218t-0.4986ln(1.9379+0.0788e0.1218t/2.0177)
　　(3)基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)模型:P=0.0050e0.121