[发明专利]毕赤酵母新菌株及其混合培养用于半纤维素水解物生物脱毒的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及从自然界分离得到的毕赤酵母菌株，并将其扩大，并混合用于发酵半纤维素稀酸水解物，降解其中对产木糖醇酵母有毒的物质，及这种脱毒水解物用于发酵生产木糖醇的方法。

背景技术

木质纤维素(lignocellulose)，是构成植物细胞壁的主要成分，由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成。作物秸杆是人类社会最容易集中获得木质纤维素资源，将其中的纤维素、半纤维素水解成相应的糖类，进而发酵生产人类社会需要的化工品，是这一低价值资源转化为高附加值产品的有效途径。

纤维素是葡萄糖的聚合物，水解产物主要是葡萄糖。天然状态下的纤维素往往形成类似结晶的紧密结构，具有较高抗酸、酶水解能力。半纤维素主要成分是木聚糖，它在在结构上比纤维素要疏松，容易通过稀酸水解生成以木糖为主的水解物。

将木质纤维水解为可发酵性糖，目前最主要的两条工艺路线是预处理---酶水解及两步稀酸水解工艺。

原料预处理---酶水解工艺当中，以稀酸水解半纤维素的预处理措施最为常用。稀酸水解半纤维素的同时，也破坏了木质素天然结构，使纤维素充分裸露，增加了纤维素酶与底物的可接触性，因而稀酸水解之后的纤维残渣就比较容易被纤维素酶水解了。两步稀酸水解工艺的过程是，先用较低浓度的酸，在相对低的温度条件下水解半纤维素，然后再用较高浓度的酸，并在较高的温度条件下水解纤维素，获得以葡萄糖为主要成分的纤维素水解物。为避免木糖在高温条件下受到破坏，两步稀酸水解工艺中，需将半纤维素水解物分离之后，才进行纤维素残渣的酸水解。

显然，无论那一条木质纤维素水解工艺路线，都会分离出以木糖为主要成分的半纤维素稀酸水解物。将半纤维素水解物分离出来，并单独发酵利用，是一条经济价值较高的木质纤维水解物生物转化利用途径。因为利用五碳糖的平台，可以生产一系列用六碳糖难以生成的高附加值产品。

木糖醇，由木糖还原生成，是一种国际市场容量极大的功能性甜味剂。发酵半纤维素水解物生产木糖醇，是提高半纤维素水解物经济价值的有效途径。如本发明人之一的专利申请“热带假丝酵母菌株的分离及其用于木糖醇生产的方法”(发明专利申请号：2005 10037580.2)，就提供了一种能转化木糖生成木糖醇的微生物菌株，及其直接发酵半纤维素水解物生产木糖醇的方法。

但是，半纤维稀酸水解过程会伴随产物一系列对微生物细胞代谢有毒的副产物，以提高半纤维素水解物的木糖醇发酵性能。这些毒物除去越充分，则木糖醇发酵的水平就越高，发酵成本就越低。

半纤维素水解物中，对微生物代谢有毒物质十分复杂，已经鉴定的成分达几十种，它们大体上可分为三大类：脂肪酸类，如甲酸，乙酸，丙酸，乙酰丙酸；呋喃类，如糠醛，5-羟甲基糠醛；芳香类，如愈创木酚，苯甲醛，阿魏酸。

虽然已经人们已经尝试过许多物理或化学除去这些微生物代谢抑制物，提高半纤维素水解物的发酵性能。但是，即使对于几个公认最有效的脱毒方法，如真空浓缩，活性碳吸附，过量石灰处理，离子交换，或者联合使用不同脱毒方法，其局限性都是十分明显的。例如，产生新的废弃物，增加产物纯化及后期环境治理的负担，脱毒成本也比较高。此外，理化脱毒一股难达以纯木糖作为基质的发酵的水平。

半纤维素水解物生物发酵脱毒工艺具有传统理化方法不可比拟的优势性：第一，不产生新的污染物，不增加产物纯化及后期环境治理的负担；第二，直接用发酵罐进行，节省设备投资；第三，可实现有毒成分的生物转化利用，如生产饲料酵母等，使资源利用更为合理充分，进一步降低脱毒成本。

半纤维素水解物生物发酵脱毒工艺已经有若干报道。