[发明专利]一种耐高浓度乙酸的运动发酵单胞菌及其应用

说明书

本发明提供了一种耐受高浓度乙酸的运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)，该运动发酵单胞菌的保藏编号为CGMCC No.10945。本发明的运动发酵单胞菌可以在含有8.0g/L以上的乙酸的培养液迅速生长，且可快速进行乙醇发酵。这使本发明的运动发酵单胞菌可在较高乙酸浓度条件下直接对纤维素酶解产物发酵，并制备得到燃料乙醇。

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体地，涉及一种耐高浓度乙酸的运动发酵单胞菌和它的应用。

背景技术

利用我国丰富的秸秆资源为原料生产燃料乙醇及其他生物基产品，对促进我国农业可持续发展、拓展农业功能及保障国家能源安全具有重要意义。但在秸秆等木质纤维素生物质资源在发酵生产乙醇及生物基化学品的过程中，由于原料中纤维素、半纤维素和木质素之间致密的结构，不利于后续的纤维素酶解糖化。因此，木质纤维素类生物质在酶解前一般需经过物理及化学等预处理手段以提高纤维素酶对纤维素的糖化效率。但在预处理过程中，一些化学预处理手段，如稀酸等，较容易形成乙酸等一系列对微生物具有毒害左右的抑制物。其中酶解液中乙酸浓度可达1-10g/L，严重影响了后续的生物发酵过程。

运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)作为唯一一种通过ED代谢途径(兼性厌氧)发酵葡萄糖的微生物，具有较高的乙醇发酵效率和乙醇耐受性等优势，已成为构建产乙醇工程菌及其他生物基产品的优选宿主之一(Biotechnology for Biofuel,2014,7:101)。然而在纤维素生物质稀酸预处理工艺中，存在一些具有毒性作用的抑制物质，仍然会对已有的运动发酵单胞菌造成毒害作用，导致乙醇发酵效率降低。在外源添加浓度为4g/l的乙酸的情况下即可对该菌生长具有明显抑制作用，并且其乙醇产量也下降10％左右，而在高浓度乙酸(7.0g/L)存在情况下，已有的运动发酵单胞菌则生长更加缓慢，乙醇产量更低。

已有研究工作对耐受高浓度乙酸的运动发酵单胞菌进行了选育，得到了对乙酸具有耐受性的运动发酵单胞菌，但是，在8.0g/L的乙酸浓度下，这些运动发酵单胞菌的生长仍较为缓慢，乙醇产量仍较低。

发明内容

为了克服现有的运动发酵单胞菌高浓度乙酸耐受性较低的缺陷，本发明提供了一株能耐受高达8g/L乙酸的运动发酵单胞菌菌株。

本发明提供了一种运动发酵单胞菌，该运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)的保藏编号为CGMCC No.10945。

本发明还提供了如上所述的运动发酵单胞菌在发酵生产乙醇中的用途。

本发明还提供了一种发酵生产乙醇的方法，该方法包括如下步骤：(1)将含有纤维素的原料进行蒸汽爆破、稀酸预处理和酶解，得到酶解液；(2)向所述酶解液中接种发酵菌种，进行发酵，得到发酵液；(3)从所述发酵液中分离乙醇；所述发酵菌种含有如上所述的运动发酵单胞菌。

本发明的运动发酵单胞菌可作为纤维素乙醇发酵及其他生物基产品生产的良好菌株，可节省酶解液脱毒处理步骤，直接在较高乙酸存在条件下进行乙醇及其他生物基产品的发酵。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

生物材料保藏

本文对比例中涉及的一种运动发酵单胞菌由实验室模式运动发酵单胞菌经诱变和筛选得到。该菌株分类命名为运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)，其保藏编号为CGMCC No.9987，保藏日期为2014年11月18日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。