[发明专利]一株高效发酵木糖的突变株及利用其发酵产乙醇的方法

说明书

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一株经过诱变、筛选获得的可高效发酵木糖产乙醇的Spathaspora passalidarum突变株及利用其进行高固木质纤维素乙醇发酵的方法。所述突变株克服了现有技术中菌株乙醇耐受性低、高固形物发酵难、利用木糖产乙醇能力差的问题，具有较高的温度耐受性、33℃下发酵木糖产乙醇浓度达到44.19g/L，利用木质纤维素水解液进行葡萄糖木糖共发酵，乙醇浓度可达到43.26g/L，高固木质纤维素同步糖化共发酵，乙醇浓度可达到49.92g/L。较现有技术取得了显著的进步。

技术领域：

本发明属于微生物发酵技术领域和纤维物质生物转化技术领域，具体涉及一株经过诱变、筛选获得的可高效发酵木糖产乙醇的Spathaspora passalidarum U1-58突变株及利用U1-58突变株进行高固木质纤维素乙醇发酵的方法。

背景技术：

能源、环保是制约我国经济发展的两座大山，寻找可持续、可再生的清洁能源已成为我国重要的发展战略。乙醇是生物质液体能源的主要存在形式，清洁可再生，是化石燃料的理想替代品。更重要的是，乙醇还可以为一些化工原料如乙烯等提供原料。木质纤维素因其来源广泛、不存在与人争粮等风险被认为是最具有发展潜力的乙醇生产原料。近年来，越来越多的研究者致力于研究以木质纤维素类物质为原料进行乙醇生产。

但以木质纤维素类物质为原料生产乙醇依然存在一些挑战，其中最重要的就是如何提高乙醇的浓度以此来减小生产过程中的能耗。从经济角度来讲，工业上对乙醇浓度的最低要求为4％(w/v)。对于纤维素乙醇来说，提高乙醇浓度最常用的办法就是提高发酵液中的固形物含量。提高固形物含量还可以减少发酵设备的使用，从而降低生产成本等优点。同步糖化发酵是高固形物发酵的基本方法。但高固形物发酵存在搅拌、传热不均匀等难题。为解决这个难题，研究者们提出了分步糖化发酵、预酶解、分批补料等策略。虽然这些措施可以有效地得以实施，但由于木糖发酵的局限性，在这些策略中高浓度的乙醇主要产自纤维素组份，木质纤维素中大部分的半纤维素被浪费。

木质纤维素类物质中含有30％～50％的纤维素和20％～40％的半纤维素，而传统的酿酒酵母只能发酵由纤维素酶解而来的六碳糖(葡萄糖)，无法发酵由半纤维素酶解而来的五碳糖(大部分为木糖)。而天然木糖发酵酵母又存在乙醇耐受性、抑制物耐受性低等缺陷。通过代谢工程改造，可使高效发酵葡萄糖的菌种具有一定的木糖发酵能力，且此方法在纤维素乙醇方面也取得了较好的进展，但在葡萄糖存在的情况下，大多数基因工程菌株的木糖发酵速率仍然比葡萄糖低，若想增加木糖利用率，则需要大大延长发酵时间，发酵时间的延长必然导致发酵效率的降低和成本的增加。所以，我们需要寻找更加适合于木质纤维素发酵产乙醇的菌株。

在木糖发酵酵母中，新型酵母菌株Spathaspora passalidarum NRRL Y-27907与其他菌株(Pichia pastoris)相比具有较高的乙醇耐受性、温度耐受性、渗透压耐受性等优点。更为重要的是，S.passalidarum在厌氧条件下可进行葡萄糖木糖共发酵。这些特点使得S.passalidarum在木质纤维素-生物乙醇转化方面具有很好的应用潜力。中国专利201410709989.3公布了一株耐高温的Spathaspora passalidarum突变株，该突变株在37℃下摇瓶发酵的乙醇产量达到为16.45g/L，30℃，摇瓶发酵条件下发酵5天，乙醇浓度达到39.04g/L，其温度耐受性提高到41℃，乙醇耐受性提高到12％。但在温度耐受性及发酵木糖产乙醇性能方面仍有待提升。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明在Spathaspora passalidarum NRRL Y-27907的基础上，提供一株高效发酵木糖产乙醇的突变株，以及利用该突变菌株进行高固液比木质纤维素发酵产乙醇的方法。