[发明专利]一种乙醇发酵过程中二氧化碳原位固定的方法

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种乙醇发酵过程中二氧化碳原位固定的方法，包括：(1)构建表达甲酸脱氢酶的重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae‑FDH。(2)重组菌株S.cerevisiae‑FDH在不同葡萄糖浓度下的二氧化碳固定量及乙醇产量；(3)重组菌株S.cerevisiae‑FDH在不同接种量下的二氧化碳固定量及乙醇产量；(4)添加二氧化碳助溶剂如2‑甲基咪唑锌盐MAF‑4提高二氧化碳的固定效率。本发明方法简单易行，不影响主发酵过程，不影响微生物生长，将乙醇发酵过程中释放的二氧化碳原位利用，达到二氧化碳减排，提高总碳回收率的目的。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种乙醇发酵中二氧化碳原位固定的方法，是在微生物细胞内利用甲酸脱氢酶将乙醇发酵过程中产生的二氧化碳进行原位转化并能加快发酵速率，提高目标产物的产量。

背景技术

自工业革命以来，供热、发电、交通等行业的快速发展都排放了大量的温室气体，导致了严重的气候变化和全球变暖问题，严重威胁着人类社会。为了人类社会可持续发展，需要减少空气中二氧化碳浓度，世界各国不仅实施了《巴黎气候协定》等全球法规，减少二氧化碳的排放量，而且正在开发多种捕获、利用新技术，降低大气中的二氧化碳含量。其中大部分处理技术是化学法，近年出现少量化学法+生物酶法。[Moon M,Park G W,Lee J P,et al.Recent progress in formate dehydrogenase(FDH)as a non-photosyntheticCO₂ utilizing enzyme:Ashort review[J].Journal of CO₂ Utilization,2020,42(11):101353]，[Liu Z,Wang K,Chen Y,et al.Third-generation biorefineries as themeans to produce fuels and chemicals from CO₂[J].Nature Catalysis,2020,3(3):274-288.]。尽管在全球范围内已经进行了数十年的研发工作(例如中国专利201810193877.5、201410739638.7、202110033431.8)，目前仍然缺少具有经济竞争力的二氧化碳捕捉和固定技术，无需额外供能的二氧化碳原位固定和转化技术是二氧化碳减排的瓶颈之一。

此外，构建低碳、零碳、负碳新型产业体系迫在眉睫。目前主要的能源，包括天然气，石油及煤炭均为不可再生能源，世界范围内都面临着能源短缺的问题，因此寻找清洁的可再生能源，一方面可以缓解能源短缺问题，另一方面还解决了双碳问题，引起了各个国家的重视。燃料乙醇作为清洁的可再生液体燃料是目前最为成熟的目标产品，受到全世界的广泛关注，产能不断扩大。