收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用酵母重组技术提高作物秸秆乙醇发酵的研究

陈朝儒  
【摘要】:我国是农作物种植大国,每年产生的农作物秸秆和其它农作物废弃物高达7亿吨以上。而种类多、数量巨大的农作物秸秆尚未进行大规模有效的开发利用,甚至被焚烧造成严重环境污染。利用这些丰富廉价的农作物秸秆可以代替粮食生产非粮燃料乙醇,其中甜高粱(Sorghum bicolor(L)Moench)是最有发展潜力的能源作物。甜高粱种质资源丰富,种植范围广,抗逆境能力强,茎秆产量高,茎汁含糖量高,同时也是生物量最高的作物之一。甜高粱作为生物质能源有很好的发展前景,其秸秆榨汁含糖量高,其榨汁和渣都可以生产乙醇。利用其秸秆渣水解物中的木糖发酵为乙醇才能提高作物秸秆纤维素乙醇的生产效益,同时降低农民的种植成本,构建高效代谢木糖的酿酒酵母(Sacc-haromyces cerevisiae)菌株,利用甜高粱等作物秸秆发酵燃料乙醇能缓解能源危机和保护环境。本研究以甜高粱秸秆为原材料,构建酿酒酵母工程菌,以甜高粱茎秆榨汁及渣混合原料进行同步糖化乙醇发酵并进行条件优化,提高甜高粱秸秆乙醇产量,为作物秸秆综合利用提供模式。1.对酿酒酵母T1308进行遗传背景分析,其5.8S rDNA-ITS序列与数据库中酿酒酵母序列同源性100%,确定该出发菌株为酵母;其子囊孢子美蓝染色及对MAT基因座序列分析,确定酵母为是杂合型二倍体(aα)。通过同源重组敲除其尿嘧啶合成酶关键基因URA3,获得尿嘧啶营养缺陷型菌株T1308-U。2.利用粳稻及真菌木糖异构酶基因构建木糖异构酶表达载体在酿酒酵母里获得表达,分析重组菌株木糖异构酶酶活,确定真菌木糖异构酶基因更适合在酵母里表达及其启动子。重组菌株木糖利用率分别是出发菌株的1.78-1.99倍,乙醇产率可达0.31g/g消耗糖。3.构建具有抗性标记kanMX和尿嘧啶合成酶基因URA3不同筛选标记的两种强启动子TPI的载体,并将启动子直接插入酿酒酵母的木酮糖激酶基因及非氧化磷酸戊糖途径(PPP)关键基因之前,再转入粳稻或真菌的木糖异构酶表达载体,获得的木糖代谢流增强的重组菌株,与出发菌株相比,重组菌株PXI-T1308-U转录水平上木酮糖激酶表达增强了4.08倍,磷酸戊糖途径非氧化阶段的磷酸戊酮糖差向异构酶、核糖-5-磷酸异构酶、转醛酶、转酮酶表达分别增强了4.17、17.36、1.62和3.98倍。木糖利用率比出发菌株提高了3.28倍,乙醇产率达到0.33g/g消耗糖。4.以甜高粱秸秆为原料,对其茎秆榨汁及渣同步糖化乙醇发酵工艺进行优化,按最优发酵条件,重组菌株发酵的乙醇浓度达到31.79g/L,这比单纯以甜高粱茎汁为原料发酵所得乙醇浓度提高了5.45g/L。本研究首次以甜高粱茎秆榨汁和渣为原料,并利用基因重组酵母厌氧条件下进行同步糖化乙醇发酵,并对甜高粱茎秆渣汁同步糖化发酵工艺进行优化。选择粳稻木糖异构酶基因及重组酵母构建等方面的研究具有应用前景,相关结果为促进甜高粱等能源作物的转化利用缓解能源危机及降低秸秆燃料乙醇的生产成本提供参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘晓红;宋瑶;周梦舟;缪礼鸿;;耐高温酿酒酵母木薯乙醇发酵条件的优化[J];湖北农业科学;2012年08期
2 王风芹;汪媛媛;陶西;张瑞;谢慧;宋安东;;耐高温东方伊萨酵母乙醇发酵特性[J];农业工程学报;2014年03期
3 吴悦;李强;林燕;张琦;张伟;王欣泽;孔海南;;酵母乙醇发酵动力学模型研究[J];可再生能源;2014年02期
4 宋向阳,徐勇,杨富国,勇强,余世袁;海藻酸锰固定化细胞的乙醇发酵[J];南京林业大学学报(自然科学版);2003年04期
5 吕济敏;孙清;;玉米秸秆酶解糖化液乙醇发酵的工艺优化[J];可再生能源;2012年07期
6 左广玲;叶红勇;李入林;;纤维乙醇发酵残渣提取酶解木质素研究[J];江苏农业科学;2013年02期
7 ;能源上的应用[J];生物技术通报;1991年09期
8 张立;熊兴耀;苏小军;周红丽;李美群;曾璐;;生物质糖化和乙醇发酵菌种资源的研究进展[J];农产品加工(学刊);2009年07期
9 余志晟;宁洎英;张玲;张洪勋;;纤维素热解产物内醚糖的微生物同化与乙醇发酵测试[J];中国农学通报;2011年06期
10 常冬冬;余志晟;钱卫东;张洪勋;;低能N~+离子注入对酿酒酵母乙醇发酵活性的影响[J];安徽农业科学;2014年18期
11 杨喜爱;彭源德;;木糖乙醇发酵技术研究进展与前景[J];中国麻业科学;2006年05期
12 史淑芝;代翠红;程大友;董爱军;马凤鸣;鲁兆新;罗成飞;;不同杀菌剂对能源甜菜乙醇发酵的效果[J];中国农学通报;2010年24期
13 ;能源上的应用[J];生物技术通报;1989年08期
14 岳瑞雪;孙健;钮福祥;徐飞;朱红;;响应面分析法优化甘薯乙醇发酵条件[J];核农学报;2014年08期
15 刘天霞;刘雅琴;赵福建;;戊糖乙醇发酵菌种的选育及菌种特性的研究[J];安徽农业科学;2011年30期
16 沈飞;梅晓岩;曹卫星;刘荣厚;;自然干燥甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵研究[J];农业工程学报;2011年12期
17 张兰波;刘继开;李东;杨秀山;;合成气乙醇发酵的微生物研究[J];可再生能源;2007年03期
18 凌小芳;谢天;杨静;;嗜热厌氧杆菌X514生长及代谢的初步研究[J];生物技术通报;2012年09期
19 张发展;李正文;杜健;蒋露;张红漫;;木质纤维素乙醇发酵废渣中木质素磺化反应的研究[J];江苏农业科学;2013年11期
20 范守城;张云茹;;初始葡萄糖浓度对气提乙醇发酵特性的影响[J];西南农业学报;2014年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张团伟;张宝泉;;高压或超临界相态下乙醇发酵的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
2 王凡强;许平;;乙醇发酵生产工程菌研究进展[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
3 王艳梅;王永忠;陈蓉;廖强;朱恂;;酵母菌浓度对颗粒填充床同步酶解气载乙醇发酵的影响[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
4 张丽君;程可可;张建安;;乙醇发酵与气提分离耦合工艺的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
5 沈飞;曹卫星;刘荣厚;;自然干燥的甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵可行性研究[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
6 项娟;张笑;王孝强;尹玮;马鸿志;汪群慧;;食品废物乙醇发酵残渣产乳酸化饲料的潜能性研究[A];2014中国环境科学学会学术年会(第七章)[C];2014年
7 赵晶;陈明;张靖方;夏黎明;;酶法糖化玉米芯发酵生产乙醇的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
8 柳元;胡山鹰;陈定江;朱兵;杜风光;;燃料乙醇发酵过程建模初探[A];第二届全国循环经济与生态工业学术研讨会暨中国生态经济学会工业生态经济与技术专业委员会2007年年会论文集[C];2007年
9 张晶;钱明宇;李学凤;潘亚平;杨秀山;;固定化细胞木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵研究[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
10 朱均均;勇强;徐勇;余世袁;;酚类化合物对树干毕赤酵母戊糖发酵的影响[A];第九届中国林业青年学术年会论文摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈东;木质纤维超高压爆破预处理及乙醇发酵研究[D];广西大学;2015年
2 陈朝儒;利用酵母重组技术提高作物秸秆乙醇发酵的研究[D];西北农林科技大学;2016年
3 刘晨光;氧化还原电位调控的高浓度乙醇发酵及其机理研究[D];大连理工大学;2011年
4 侯丽华;酿酒酵母遗传操作方法研究及乙醇发酵高产菌株构建[D];天津大学;2009年
5 赵宁;运动发酵单胞菌乙醇发酵性能及絮凝机制[D];大连理工大学;2013年
6 曹卫星;预处理方法对甜高粱茎秆汁液及残渣乙醇发酵的影响[D];上海交通大学;2012年
7 李凡;絮凝酵母重复批次高浓度乙醇发酵的研究[D];大连理工大学;2010年
8 郎亚军;Ectoines高效制备技术及其应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 蔡友华;嗜热厌氧杆菌工程菌(Δldh)的构建及其廉价生物质乙醇发酵的研究[D];华南理工大学;2011年
10 张志华;粗糙脉孢菌AS3.1602乙醇发酵的代谢研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨丽峰;甘蔗糖蜜中影响高浓度乙醇发酵的主要因素[D];广西科技大学;2016年
2 高培培;超高浓度乙醇发酵通气补料新工艺研究[D];华侨大学;2011年
3 李扬;基于中红外光谱技术监测生物乙醇发酵过程:乙醇和葡萄糖含量的测定[D];吉林大学;2011年
4 秦晴;自絮凝酵母超高浓度乙醇发酵及其生理生化研究[D];华侨大学;2009年
5 陈玲;运动发酵单胞菌的乙醇发酵及其代谢流量分配解析[D];石河子大学;2010年
6 陶香林;代谢工程与基因组重排相结合构建高浓度乙醇发酵酿酒酵母菌株[D];浙江大学;2012年
7 幸婷;乙醇发酵循环气提耦合工艺的研究[D];新疆大学;2008年
8 孙焕民;耐高温酵母的筛选及糖蜜乙醇发酵研究[D];昆明理工大学;2012年
9 李涛;木糖渣酶解及乙醇发酵的研究[D];天津科技大学;2009年
10 杨功勋;补料通气乙醇发酵新工艺及酵母生理研究[D];华侨大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 袁新文 曾天舒;高软化点脱油沥青气化完成工业试验[N];中国化工报;2010年
2 王兴;天津工业生物技术研究所天然木糖酵母研究获进展[N];中国食品质量报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978