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增强酿酒酵母对木质纤维素水解液抑制剂耐受性的研究进展
1
作者 贾承霖 郭晓鹏 +1 位作者 陆栋 张苗苗 《生物技术通报》 北大核心 2025年第4期61-75,共15页
利用酿酒酵母进行木质纤维素类生物质发酵,从而实现经济和社会可持续发展,具有良好的应用前景,但该类生物质水解液中的羧酸、呋喃醛和多酚对酿酒酵母产生了较强抑制作用,这些抑制剂对细胞膜、线粒体和核糖体等细胞器造成了严重的损伤,... 利用酿酒酵母进行木质纤维素类生物质发酵,从而实现经济和社会可持续发展,具有良好的应用前景,但该类生物质水解液中的羧酸、呋喃醛和多酚对酿酒酵母产生了较强抑制作用,这些抑制剂对细胞膜、线粒体和核糖体等细胞器造成了严重的损伤,影响了酵母对水解液中可发酵糖的利用。本文系统综述了这三类抑制剂对酿酒酵母产生胁迫的信号通路与代谢途径,例如,弱酸会诱导细胞内酸化,呋喃醛和酚类化合物会使胞内氧化还原酶活性下降并抑制翻译进程。基于上述胁迫机理,本文深入探讨了诱变育种、实验室适应性进化、细胞自絮凝和共培养等正向遗传学方法。这些方法借助表型突变结合多组学分析可以挖掘关键基因,从而构建高效菌株。同时,阐述了反向遗传学方法,即利用已知功能基因进行基因组转化,以及基于CRISPR-Cas系统开展菌株定向培育。其中,酿酒酵母过表达目标基因、运用CRISPR-Cas9进行基因敲除以及利用CRISPRa/CRISPRi进行基因调控等方法,有效调节了关键基因的表达,进而提升了酿酒酵母的耐受性能。在此基础上,高通量基因文库与多途径基因调控相结合的综合策略可以大规模地用于关键基因筛选和多维度的基因调控。未来,可利用基因表达和代谢通量联合分析等策略实时监控与耐受性相关的关键酶的活性以及关键代谢通路的碳通量变化,从而更好地应对多重抑制剂对酿酒酵母产生的协同作用,为酿酒酵母高效利用木质纤维素发酵提供参考与建议。 展开更多
关键词 酿酒酵母 木质纤维素水解液 抑制剂 耐受性 响应机制 遗传改造
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大肠杆菌对木质纤维素水解液抑制物的胁迫耐受性 被引量：1
2
作者 唐瑞琪 赵心清 +1 位作者 朱笃 汪涯 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期205-216,共12页
木质纤维素类生物质是前景广阔的化石原料替代品,其生物炼制可生产生物能源、生物基化学品和生物材料等多种产品,可降低碳排放,有助于实现“双碳”目标,因此受到越来越多的关注。然而,木质纤维素生物炼制需要经过预处理、微生物发酵和... 木质纤维素类生物质是前景广阔的化石原料替代品,其生物炼制可生产生物能源、生物基化学品和生物材料等多种产品,可降低碳排放,有助于实现“双碳”目标,因此受到越来越多的关注。然而,木质纤维素生物炼制需要经过预处理、微生物发酵和产物纯化等多个步骤,其中,预处理过程产生的多种化合物抑制微生物的细胞生长和发酵性能,是制约生物转化效率的瓶颈之一。大肠杆菌是木质纤维素生物炼制常用的宿主,被广泛应用于多种化合物的生产,研究其对木质纤维素水解液中抑制物的耐受性,对于提高木质纤维素生物炼制效率具有重要意义。本文首先介绍了木质纤维素的主要成分和基本结构,对木质纤维素的预处理方法以及预处理后水解液中的主要抑制物种类进行了简单阐述;随后,总结了木质纤维素水解液中几类主要抑制物呋喃类、羧酸类和酚类对大肠杆菌细胞的毒性,以及大肠杆菌对上述抑制物的胁迫响应机制和基于机制的菌株改造靶点;最后,综述了提高大肠杆菌对上述抑制物的胁迫耐受性的菌株改造策略,包括随机突变、实验室适应性进化和组学辅助的理性设计等,为利用代谢工程构建用于木质纤维素生物炼制的高效大肠杆菌菌株提供参考。 展开更多
关键词 木质纤维素水解液抑制物 胁迫耐受性 大肠杆菌 菌株改造 呋喃类 羧酸类 酚类
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木质纤维素稀酸水解液游离细胞乙醇发酵 被引量：3
3
作者 钱名宇 张晶 +2 位作者 李学凤 潘亚平 杨秀山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期340-344,共5页
为了对木质纤维素稀酸水解液进行游离细胞乙醇发酵,采用了混合菌种与不同发酵方式对稀酸水解液的乙醇发酵进行了研究。通过对1#菌和2#菌以及1#菌和3#菌两组混合菌种的驯化,得到了能耐受一定浓度的发酵抑制因子并产生较高乙醇产量的菌株... 为了对木质纤维素稀酸水解液进行游离细胞乙醇发酵,采用了混合菌种与不同发酵方式对稀酸水解液的乙醇发酵进行了研究。通过对1#菌和2#菌以及1#菌和3#菌两组混合菌种的驯化,得到了能耐受一定浓度的发酵抑制因子并产生较高乙醇产量的菌株。用1#菌和2#菌混合菌种以及1#菌和3#菌混合菌种进行批式发酵,72h内乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,达到了理论产率的96.1%和88.5%。对补料批式发酵进行的初步研究也取得了比较好的结果。 展开更多
关键词 木质纤维素稀酸水解液 游离细胞 乙醇发酵 补料批式发酵
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固定化细胞木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵研究 被引量：2
4
作者 张晶 钱名宇 +2 位作者 李学凤 潘亚平 杨秀山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期503-507,共5页
利用不同菌种的固定化细胞对木质纤维素稀酸水解液进行乙醇发酵,对2#菌进行了以木糖为底物7个批次的驯化培养。利用4#与1#的混合菌及3#菌进行批式发酵以及4#和1#、1#和3#、4#和3#混合菌及3#菌进行补料批式发酵,结果表明,1#和4#及1#和3#... 利用不同菌种的固定化细胞对木质纤维素稀酸水解液进行乙醇发酵,对2#菌进行了以木糖为底物7个批次的驯化培养。利用4#与1#的混合菌及3#菌进行批式发酵以及4#和1#、1#和3#、4#和3#混合菌及3#菌进行补料批式发酵,结果表明,1#和4#及1#和3#混合固定化对木质纤维素稀酸水解液进行补料批式发酵,乙醇产率较为理想,分别为理论产率的79.3%和84.3%。 展开更多
关键词 木质纤维素稀酸水解液 菌种驯化 固定化细胞 乙醇发酵
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两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究 被引量：3
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作者 田沈 周桂雄 +1 位作者 张兰波 杨秀山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-4,共4页
对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原... 对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明,Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到了理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L,最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L。两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。 展开更多
关键词 CANDIDA tropicafiz Y1 Issotchenlda orientdis Y4 木质纤维素稀酸水解液 原位脱毒乙醇发酵
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两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究
6
作者 田沈 周桂雄 +1 位作者 张兰波 杨秀山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期272-275,共4页
对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱... 对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明:Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L及最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L,两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。 展开更多
关键词 CANDIDA TROPICALIS Y1 Issatchenkia ORIENTALIS Y4 木质纤维素稀酸水解液 原位脱毒乙醇发酵
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木质纤维素乙醇发酵研究进展 被引量：17
7
作者 田沈 徐鑫 +2 位作者 孟繁燕 白罚利 杨秀山 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期221-224,共4页
以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维... 以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。本文重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。 展开更多
关键词 木质纤维素稀酸水解糖液 发酵抑制剂 乙醇发酵
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树干毕赤酵母对玉米秸秆蒸汽爆破水解液及其蒸馏釜底液中木糖的发酵
8
作者 赵晨 方浩 +2 位作者 孔端男 朱均均 余世袁 《林产化学与工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期37-42,共6页
为了能够高效地利用木质纤维素水解液中的糖,采取了一种新的工艺路线:玉米秸秆水解液中的葡萄糖先被酿酒酵母转化为乙醇,并通过蒸馏将发酵液中的乙醇去除,然后再用驯化过的树干毕赤酵母将蒸馏釜底液中的木糖转化为乙醇。结果表明,蒸馏... 为了能够高效地利用木质纤维素水解液中的糖,采取了一种新的工艺路线:玉米秸秆水解液中的葡萄糖先被酿酒酵母转化为乙醇,并通过蒸馏将发酵液中的乙醇去除,然后再用驯化过的树干毕赤酵母将蒸馏釜底液中的木糖转化为乙醇。结果表明,蒸馏后的水解液中84.4 g/L木糖经过48 h发酵的乙醇得率和木糖利用率分别为80.4%和89.7%;高浓度抑制物的蒸馏釜底液中木糖的利用可以通过提高初始pH值的方法加以改善。初始pH值为5.5,蒸馏釜底液中乙酸为3.2 g/L时木糖利用率和乙醇得率分别为91.0%和76.3%(以木糖计)。由此充分表明,通过这种工艺路线酿酒酵母发酵液中的木糖可以被有效利用,从而较为经济地解决了木质纤维素制备燃料乙醇过程中木糖的利用问题。 展开更多
关键词 树干毕赤酵母 木质纤维素水解液 乙醇 发酵抑制物 乙酸
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