[发明专利]西方伊萨酵母、热带假丝酵母配合使用的脱毒发酵方法，及产品制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及东方伊萨酵母、热带假丝酵母配合使用的先脱毒后发酵方法、脱毒发酵同步方法，以及用该方法制备木糖醇、乙醇、阿拉伯糖的工艺。

背景技术

半纤维素是植物细胞壁中除纤维素之外的聚糖类，含量随不同植物而有所差别，大致占植物体重量的20-35％，是地球上除纤维素之外最丰富的多糖。

纤维素是完全由葡萄糖单元聚合成的均一性聚糖，而半纤维素则主要是由木糖以β-(1-4)糖苷键构成主链，阿伯糖、甘露糖和半乳糖形成支链结构的非均一性聚糖。半纤维素的木聚糖主链一般含有50-150个木糖单位，无结晶结构，结合在纤维素微纤维的表面。

半纤维素比纤维素容易水解得多，用稀酸在100-130℃条件下，就很容易将半纤维素，水解生成以五碳糖为主要成分的半纤维素水解物。发酵半纤维素水解物生产市场容量大的木糖醇、乙醇等各类化工产品，是能够大规模利用半纤维素资源的有效途径。

虽然用稀酸将半纤维素水解生成以单糖为主要成分的水解物的过程并不困难，但是，稀酸水解过程会伴随产生一系列微生物代谢抑制物，要改善半纤维水解物的发酵性能，必须除去其中的微生物代谢抑制物，即脱毒过程是必不可少的。

目前在半纤维素水解物中已鉴定的毒物成分已经有几十种，其中代表性毒物包括三大类，即：糠醛类化合物，如糠醛，5-羟甲基糠醛；脂肪酸类化合物，如甲酸，乙酸，丙酸；木质素降解生成的一系列含有苯环的化合物，如愈创木酚，苯甲醛，阿魏酸等。

已经报道真空蒸发，溶剂抽提，活性炭吸附，大孔树脂吸附，离子交换树脂处理，都可以脱去某些毒物，改善水解物的发酵性能。然而，一种物理或化学方法只能除去某一类有毒物质，通常需要联合采用多种理化措施处理，半纤维水解物才能达到比较好的脱毒效果。但是，脱毒是一个耗费成本的过程，同时使用多种理化措施对半纤维素水解物进行脱毒处理，必须大幅度提高产物发酵的成本。

事实上，自然界的一些微生物对半纤维素水解物中的某些毒物具有降解活性。例如，例如降解木质素及由木质素降解生成的一系列酚类化合物的白腐菌(林海 陆钢 张庆娜，降解造纸废水木质素菌种的筛选鉴定及应用，北京科技大学学报。2007，29(6)：569-573；陶杨 廖俊和 罗学刚，生物制浆技术最新应用研究进展。纤维素科学与技术。2007，15(1)：70-74，降解糠醛，5-羟甲基糠醛细菌，酵母(代书玲，张鲁嘉，糠醛及其衍生物微生物降解(转化)研究进展。氨基酸和生物资源2007，29(4)：41-45；刘爱平 许学书 樊行雪，利用酵母生物转化植物纤维为乙醇的研究进展。生物技术通讯，2004，15(2)：193--196)，降解短链脂肪酸的子囊菌(何刚强 堵国成 刘立明，嗜热子囊菌利用短链有机酸生产角质酶。生物工程学报，2008，24(5)：821-828)

近年有人开始尝试以生物酶法去除水解物中的毒物。Jonsson等人用漆酶与过氧化物酶联合处理木材酸水解物，能除去了大部分的单环酚性物(monoaromatic phenolic copounds)。处理后的水解物用于乙醇发酵，结果葡萄糖消耗速率与乙醇生成速率提高了近5倍(Jonsson J L，Palmqvist E，Nilvebrant N O.，Detoxification of wood hydrolysates with laccase andperoxidase from the white-rot fungus Trametes versicolor.Appl.Microbiol Biotechnol.1998，(49)：691-697))。但复杂的毒物成分需要复杂的酶系的联合降解，这无疑大大增加了脱毒的成本。

Lopez等人以微生物Conichaeta ligniaria NRRL 30616发酵处理木质纤维稀酸水解物，不仅去除糠醛、5-羟甲基糠醛的效果显著，同时也明显减少了水解物中的酚类物质。经过这一菌株处理的水解物再用产乙醇酵母发酵，80h产生1.66％⁰乙醇，而未处理的却没有乙醇产生(Lopez J M，Nichols N N，Dien B Set al.Isolation of microorganisms for biological detoxification oflignocellulosec hydrolysates.Appl Microbiol Biotechnol.2004，64(1)：125-131)。