腐木中戊糖发酵酵母菌的筛选及发酵特性研究

发布时间：2020-04-02 05:08

【摘要】：木糖是构成植物细胞壁半纤维素五碳骨架分子的主要成分,其在木质纤维素中是仅亚于葡萄糖的组分,是全球储备量最充足且价格低廉的可再生碳资源。木质纤维素生物质燃料的经济和可持续生产的重点在于筛选分离出可以高效且快速地利用木糖生产燃料乙醇的微生物。腐木在高温潮湿的环境下会被微生物分解成可供酵母菌利用的糖类同时还会产生一些抑制酵母菌生长的有害物质,例如乙酸、糠醛。由于腐木生境的这一特点,在腐木生境中可能存在着具有耐受性且发酵木糖的酵母菌。这对纤维素质燃料乙醇的生产具有极其深远的意义。主要研究结果如下:1.2016年7月~10月在云南省西双版纳采集腐木样品43份,河南省宝天曼自然保护区和西峡老界岭自然保护区采集腐木样品126份。用以木糖为唯一碳源的筛选培养基从169份腐木样品中分离纯化得到酵母菌546株。对分离获得的这546株酵母菌进行杜氏管发酵,结合有氧发酵最后发现有33株酵母菌可以利用木糖发酵生成乙醇。2.分别提取了33株木糖发酵酵母菌的DNA,PCR扩增它们不同区域的(ITS、26S rDNA D1/D2)片段,通过快速鉴定,结果显示这33株酵母菌归为7属10个种,其中已知种为6个,分别是Candida pseudorhagii(分离5株),Candida tropicalis(分离8株),Kluyveromyces marxianus(分离6株),Meyerozyma guilliermondii(分离2株),Scheffersomyces stipites(分离1株),Sugiyamaella lignohabitans(分离1株)。疑似新种4个,结合形态生理学鉴定筛选出的酵母菌株,最终将4个酵母菌新种分别鉴定为:Hemisphaericaspora sp.NYNU 16746~T、Spathaspora sp.NYNU 16747~T、Sugiyamaella sp.NYNU 161041~T、Sugiyamaella sp.NYNU 161059~T。3.对分离的4个新种进行木糖产乙醇发酵性能的研究。结果显示这4个新种在同等条件下,菌株NYNU 16746~T和菌株NYNU 16747~T木糖发酵性能比较好。菌株NYNU 16746~T葡萄糖以及木糖实际的乙醇产率依次为Y_(乙醇/葡萄糖)=0.32±0.02和Y_(乙醇/木糖)=0.14±0.03;菌株NYNU 16747~T葡萄糖以及木糖的实际产率参数则依次为Y_(乙醇/葡萄糖)=0.34±0.02和Y_(乙醇/木糖)=0.18±0.03。4.对分离的4个新种进行抑制物的耐受性分析。相同条件下,在这4个新种中菌株NYNU 16747~T对乙酸耐受性不突出,但对抑制物糠醛的耐受性较高,菌株能耐受0.4 g/L的糠醛,菌株NYNU 16746~T、菌株NYNU 161041~T和菌株NYNU 161059~T对糠醛的耐受性不高但是可以耐受2 g/L的乙酸。本研究为我国腐木生境上酵母菌物种多样性研究奠定了良好的开端,新种的不断发现不但让我们对酵母菌有了新的认识,同时也预示着腐木生境中还存在大量没有被发现的酵母菌,其中可能包含着既可以耐受抑制物又可以发酵木糖的酵母菌。本研究分离的四个新种为下一步采用基因工程技术提高酵母菌戊糖发酵能力和抑制物耐受性提供了优质的基因资源;同时为定向培育技术培育具备良好耐受性的优势酵母菌提供了菌株资源;为改良优势酵母菌菌株奠定了基础。
【学位授予单位】：南阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ926;TQ223.122

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本文编号：2611500