[发明专利]一种具有多重耐受性的乙醇浓醪发酵高产菌株及其应用

说明书

本发明公开了一种具有多重耐受性的乙醇浓醪发酵高产菌株及其应用，属于微生物发酵技术领域。本发明以Candida glycerinogenes WL2005‑1为出发菌株，以亚硝基胍诱变，通过摇瓶发酵筛选获得乙醇高产菌株，其分类命名为Candida glycerinogenes ZG17。该菌株是具有多重耐受性，浓醪发酵乙醇产量高、转化率高的乙醇生产菌株。该菌株能够耐受600g/L葡萄糖、9g/L乙酸、4g/L糠醛、45℃高温，且可以利用甘油正常生长。利用该菌株发酵生产乙醇，乙醇产量最高达到100g/L，发酵产率最高达到3.12g/L/h，发酵周期为32h，可应用于工业生产并大幅度缩短发酵周期，提高发酵单位，具有重大的经济应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有多重耐受性的乙醇浓醪发酵高产菌株及其应用，属于微生物发酵技术领域。

背景技术

木质纤维素预处理过程中，由于强烈的化学和物理作用，除生成糖类外还会因过度反应产生各类抑制物，对后续酶解和菌种发酵产生抑制作用。其中，乙酸和糠醛是半纤维素糖浆的毒性的重要贡献因子，并增加其它化合物的毒性。在乙酸和糠醛的胁迫下，酵母细胞的代谢过程受到强烈的抑制，生长停滞期延长，导致产物得率降低。其中糠醛作为电子受体，与乙醛进行竞争，导致乙醛积累，从而推迟乙酸和乙醇的生成，并且糠醛的存在会抑制乙醇脱氢酶(ADH)、丙酮酸脱氢酶(PDH)和乙醛脱氢酶(ALDH)的活性。此外，乙酸和糠醛还可以诱发酵母细胞内总活性氧(ROS)水平的大量积累，引起细胞内线粒体、空泡、肌动蛋白、染色体的损伤，从而造成细胞死亡。目前主要利用Saccharomyces cerevisiae、Zymomonasmobilis、Pichia stipitis、Canddida shehatae、Escherichia coli这几种微生物发酵木质纤维素材料水解液来生产乙醇。其中S.cerevisiae在耐受终浓度乙醇、葡萄糖转化率以及耐受抑制物方面具有的优势，使得S.cerevisiae在第二代燃料乙醇领域一直是研究的热点。不同的酿酒酵母菌株之间具有不同的乙酸和糠醛耐受能力，工业二倍体酿酒酵母的生长活力都要明显大于实验室菌株，比如在含1.75g/L甲酸、2.25g/L乙酸1.45g/L糠醛、1.9g/L 5-HMF、0.075g/L肉桂酸以及0.09g/L松柏醛的合成培养基条件下，Baker’s yeast和Y294(MATα)发酵24h后的乙醇得率分别0.42g/g和0g/g；此外有研究发现在云杉、小麦秸秆水解液中也有类似的结果。酿酒酵母一般能耐受0.5-2.0g/L的糠醛浓度。

乙酸和糠醛耐受能力的强弱，是酵母发酵木质纤维素材料生产乙醇的重要指标之一，耐受较高浓度乙酸和糠醛的乙醇生产酵母可以大大缩短细胞生长的延滞期，提前结束发酵，进而提高发酵效率和节省成本。此外，高温发酵对于乙醇生产具有重要意义，提高发酵温度可以降低设备冷却能耗，减少冷却水用量，从而有效降低乙醇生产成本。

假丝酵母(Candida glycerinogenes WL2005-1)是我国拥有自主知识产权的一株具有优良发酵性能的工业菌株，能在55％葡萄糖或15％NaCl的高渗透压培养基上正常生长繁殖，具有耐高渗和高抗逆性的特点。C.glycerinogenes WL2005-1能够耐受一定浓度的乙酸和糠醛，但在高浓度乙酸、糠醛条件下，细胞生长存在较长的延滞期，从而影响菌株乙醇生产的发酵效率。因此，现在亟需一种耐受高浓度乙酸、糠醛，可用于高温发酵的酵母乙醇生产菌株。

发明内容

本发明的第一个目的是一株假丝酵母Candida glycerinogenes ZG17菌株，分类学命名为Candida glycerinogenes ZG17，已于2017年12月25日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.15118。