改造谷氨酸棒杆菌及其利用秸秆酶解液发酵产羟脯氨酸

发布时间：2022-02-28 20:42

　　木质纤维素生物质是一种绿色、清洁的可再生资源,可广泛用于生产不同的生物加工产品（乙醇、丁醇和氨基酸等）。作为农业大国,我国每年会产生稻秆、麦秆、玉米秸秆和玉米芯等大量的农业废弃物。我国对农业废弃物的处理手段相对单一,主要处理方式为焚烧。本研究采用低共熔溶剂处理稻秆、小麦秸秆和玉米芯等木质纤维素生物质,选择处理效果最好的玉米芯为后续高值化利用的原料;然后将处理后的玉米芯经纤维素酶水解获得高糖浓度的水解液;最后采用Clostridium saccharobutylicum DSM 13864和代谢工程改造的谷氨酸棒杆菌利用水解液发酵得到丁醇和反式-4-羟基-L-脯氨酸,实现了玉米芯到高附加值产品的转化。主要研究内容和结果如下:（1）采用由乙胺盐酸盐和乳酸合成的DES（EaCl:Lac）预处理小麦秸秆、稻秆和玉米芯等农业废弃物,发现EaCl:Lac对玉米芯的处理效果最好。通过对预处理前后玉米芯中纤维素、半纤维素和木质素等组分含量进行测定发现,EaCl:Lac去除了玉米芯中87.9%半纤维素和71.5%木质素,这增加了处理后玉米芯中纤维素含量,从而增大了玉米芯中纤维素与纤维素酶的接触机会。处理... 

【文章来源】：江南大学江苏省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 木质纤维素生物质预处理
        1.1.1 木质纤维素生物质的来源
        1.1.2 木质纤维素生物质结构
        1.1.3 低共熔溶剂在木质纤维素预处理中的应用
    1.2 利用木质纤维素生物质酶解液进行丁醇发酵
        1.2.1 丁醇的生产方法
        1.2.2 生物丁醇的研究现状
    1.3 利用木质纤维素生物质酶解液产反式-4-羟基-L-脯氨酸
        1.3.1 反式-4-羟基-L-脯氨酸
        1.3.2 反式-4-羟基-L-脯氨酸的生产制备
    1.4 课题的研究背景和研究意义
    1.5 课题的主要研究内容
第二章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 菌株和质粒
        2.1.2 本实验所用引物
        2.1.3 实验试剂及仪器设备
        2.1.4 培养基及相关试剂配制
    2.2 实验方法
        2.2.1 合成低共熔溶剂
        2.2.2 C.saccharobutylicum DSM13864 活化与保藏
        2.2.3 纤维素酶酶活测定
        2.2.4 不同生物质材料的预处理
        2.2.5 不同生物质材料的结构表征及理化性质分析
        2.2.6 玉米芯预处理条件的优化
        2.2.7 玉米芯酶解反应及其条件的优化
        2.2.8 玉米芯附着纤维素酶的再利用
        2.2.9 玉米芯酶解液的丁醇发酵研究
        2.2.10 敲除质粒及基因敲除菌株构建
        2.2.11 重组表达质粒及异源基因表达菌株构建
        2.2.12 谷氨酸棒杆菌的摇瓶发酵及发酵参数的测定
第三章 结果与讨论
    3.1 EaCl:Lac预处理不同木质纤维素生物质及组分分析
        3.1.1 EaCl:Lac预处理不同木质纤维素生物质
        3.1.2 不同木质纤维素生物质预处理前后组分变化分析
    3.2 EaCl:Lac处理玉米芯及丁醇发酵
        3.2.1 EaCl:Lac处理玉米芯条件优化
        3.2.2 玉米芯处理前后理化性质表征
        3.2.3 EaCl:Lac处理后玉米芯酶解条件优化
        3.2.4 附着纤维素酶的循环利用
        3.2.5 玉米芯酶解液的丁醇发酵
    3.3 反式-4-羟基-L-脯氨酸生产菌株构建及发酵
        3.3.1 putA基因(编码脯氨酸脱氢酶)敲除菌株构建
        3.3.2 鸟氨酸环化脱氨酶和脯氨酸羟化酶串联表达质粒构建
        3.3.3 反式-4-羟基-L-脯氨酸生产菌株摇瓶发酵
        3.3.4 敲除putA基因对菌株生长及反式-4-羟基-L-脯氨酸产量影响
        3.3.5 增加还原力供给对菌体生长和反式-4-羟基-L-脯氨酸产量的影响
        3.3.6 菌株LH06利用玉米芯酶解液进行反式-4-羟基-L-脯氨酸发酵
主要结论与展望
致谢
参考文献
附录A:反式-4-羟基-L-脯氨酸标准曲线
附录B:作者在硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]3-磷酸甘油醛脱氢酶促进谷氨酸棒杆菌发酵生产L-精氨酸和L-鸟氨酸[J]. 阚宝军,董晋军,刘晖,占米林,许国超,韩瑞枝,倪晔.  食品与发酵工业. 2019(15)
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[3]反式-4-羟基-L-脯氨酸的研究进展[J]. 朱亚娟,彭青,陈艳,张振宇,柳鹏福,吴杰群,储消和.  发酵科技通讯. 2018(02)
[4]1株产顺式-4-羟基-L-脯氨酸基因工程菌的构建及发酵初步优化[J]. 王付才,张震宇,孙付保,姚动邦,周杨.  食品与发酵工业. 2016(02)
[5]木质纤维素高值化利用的研究进展[J]. 朱晨杰,张会岩,肖睿,陈勇,柳东,杜风光,应汉杰,欧阳平凯.  中国科学:化学. 2015(05)
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硕士论文
[1]CRISPR辅助改造谷氨酸棒杆菌合成L-鸟氨酸[D]. 阚宝军.江南大学 2019
[2]水稻秸秆的低共熔溶剂预处理及其高值化利用的研究[D]. 邢婉茹.江南大学 2018
[3]辅因子代谢工程改造谷氨酸棒杆菌合成L-精氨酸[D]. 占米林.江南大学 2018
[4]反式-4-羟基-L-脯氨酸的生物合成[D]. 衣玉兰.华东理工大学 2014
[5]利用廉价糖质原料连续发酵生产丙酮丁醇的研究[D]. 夏子义.江南大学 2013



本文编号：3645548