聯(lián)合生物加工工藝生產(chǎn)乙醇的展望(編輯修改稿)
2025-05-01 23:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等將好氧菌和厭氧菌共發(fā)酵，提供了發(fā)酵過(guò)程中的協(xié)同模型。[11] Shrestha等用白腐菌在37℃下，對(duì)玉米纖維進(jìn)行1—3天的預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)用釀酒酵母和白腐菌共培養(yǎng)發(fā)酵玉米纖維會(huì)產(chǎn)生更多的乙醇，每100g玉米纖維產(chǎn)3g乙醇 [12] 。建立穩(wěn)定的共培養(yǎng)體系是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要考慮培養(yǎng)基，生長(zhǎng)條件，以及菌株間的代謝關(guān)系。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的細(xì)菌群體的標(biāo)準(zhǔn)是各種生物的生物量在傳代后不會(huì)有大的變化并且能夠至少傳代20次。4 里氏木霉在CBP上的應(yīng)用研究 里氏木霉的特點(diǎn)里氏木霉有兩個(gè)生物合成體系：一種是在有氧條件下產(chǎn)纖維素酶系統(tǒng)，另一種是厭氧條件下產(chǎn)乙醇的酶系統(tǒng)。它有多種優(yōu)點(diǎn)。，里氏木霉能產(chǎn)生更足量的酶。研究表明，以可溶性糖（葡萄糖和木聚糖）為底物，里氏木霉的乙醇產(chǎn)量低于其它真菌， 但以纖維素為底物比其它的絲狀真菌的乙醇產(chǎn)量高[13]。這可能是由于里氏木霉有很強(qiáng)的分泌系統(tǒng)，并且能產(chǎn)生大量的纖維素降解酶。如細(xì)胞溶膠中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體能產(chǎn)生和分泌復(fù)雜結(jié)構(gòu)的酶，如纖維二糖水解酶Ⅰ，而細(xì)菌沒(méi)有這些分泌系統(tǒng)。(萄)糖苷酶將纖維二糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，解除代謝初產(chǎn)物纖維二糖對(duì)纖維素酶活性的抑制 [14]。里氏木霉的這種基本特征決定著它在CBP中將有廣泛的應(yīng)用。 在CBP中，提高乙醇產(chǎn)量的策略．提高乙醇耐受力耐受乙醇要通過(guò)以下策略?xún)?yōu)化：1﹑乙醇耐受基因的鑒定和修飾。2﹑導(dǎo)入其它基因。如釀酒酵母的丙酮酸脫羧酶，乙醇脫氫酶來(lái)增強(qiáng)乙醇合成。3﹑敲除副產(chǎn)物的相關(guān)基因。高濃度的乙醇能改變細(xì)胞膜上的受體蛋白，阻遏糖酵解和代謝循環(huán)，最終抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和發(fā)酵。許多證據(jù)表明，乙醇耐受基因不是單一的基因，全轉(zhuǎn)錄工程提供了一個(gè)新方法。例如分別通過(guò)三種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子基因的突變，釀酒酵母的乙醇耐受力有所提高 [15]。糖類(lèi)不能自由地穿過(guò)細(xì)胞膜，微生物是通過(guò)特定的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)利用糖類(lèi)，所以了解糖轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制是必要的。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為培養(yǎng)基中糖濃度的 “感受器”，從而使微生物在較廣的范圍內(nèi)利用糖類(lèi)。已有里氏木霉的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究報(bào)道[16]，對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的深入研究，可以使轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在低糖濃度下對(duì)糖類(lèi)的親和力較高，使糖類(lèi)更好的被利用?？梢杂心康牡靥岣咿D(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量，可以表達(dá)多種糖類(lèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，以盡可能多的利用生物質(zhì)產(chǎn)生的糖類(lèi)。5 研究展望隨著化石能源的減少，尋求清潔能源將是未來(lái)的普遍做法。利用乙醇作為清潔燃料將會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。目前我國(guó)的乙醇主要由甘蔗﹑玉米﹑等糧食生產(chǎn)，因此受到原料價(jià)格和來(lái)源上的限制。CBP具有明顯降低乙醇生產(chǎn)成本的潛力，越來(lái)越多的文獻(xiàn)也證明了其可行性，為低成本生產(chǎn)乙醇提供了有效的工藝。纖維素降解菌里氏木霉能夠分泌一系列酶將木質(zhì)纖維素分解為糖，并能最終發(fā)酵為乙醇。在這方面的研究必將使低成本的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展,并帶來(lái)可觀的社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)1 Himmel ME, Ding SY, Johnson DK, Andney WS, Nimlos MR, Brady JW, Foust TD：Biomass recalcitrance: Engineering plants and enzymes for biofuels production. Science 2007 315:8048072 Foust TS, Ibsen KN, Dayton DC, Hess JR, Kenney KE: The Biorefinery In Biomass Recalcitrance: Deconstructing the Plant Cell Wall for Bioener
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