CN102154136B

CN102154136B - 一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌菌株

Info

Publication number: CN102154136B
Application number: CN2010105931389A
Authority: CN
Inventors: 乔敏; 贾东晨; 余泽芬; 张克勤; 周薇
Original assignee: Yunnan University YNU
Current assignee: Yunnan University YNU
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102154136A

Abstract

本发明涉及一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌菌株，属工业微生物发酵工程技术领域。本发明通过常规的方法从自然界中进行菌株分离、培养，获得一株能直接利用木糖的非工程菌野生型酿酒酵母Saccharomycescerevisiae-YGQB1菌株，YGQB1菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏号：CGMCCNo.4253。本发明的酵母菌菌株YGQB1同酒精生产所使用的其它酿酒酵母菌菌株相比，能单独、直接利用木糖，其木糖利用率＞60％；能扩宽酿酒酵母菌株利用糖的范围，使得酿酒酵母能直接利用纤维素水解物——木糖发酵产生酒精，降低纤维素酒精乃至燃料乙醇的生产成本。

Description

一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌菌株

技术领域：

本发明涉及一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌菌株，属工业微生物发酵工程技术领域。

背景技术：

环境、能源和持续发展已经成为目前世界性的问题，其中能源是人类社会的重要物质基础。随着现代工业，农业和国防科技事业的迅猛发展，能源的消耗量显著增加。一场全面的能源危机使得人类开始寻找替代能源。必须逐步扩大可再生的生物质资源的比例。乙醇作为可替代燃料具有以下优点：(1)生产成本相对较低；(2)对环境的污染比汽油、柴油均小得多；(3)20％的乙醇和汽油混合使用，汽车发动机不必改装；(4)其来源取之不尽，用之不竭。

所有植物来源的木质纤维素均含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，在植物纤维原料中，戊聚糖约占20％-30％，在植物纤维原料水解液中戊糖占30％左右，因此，以木糖为主的戊糖发酵是决定植物纤维资源生产酒精经济可行的关键之一。

Karczweskav于1959年第一次提出了用木糖发酵乙醇，但这个发现未引起人们的足够重视。直到1980年，wnag等人提出，木糖可被一些微生物发酵成酒精。此后，国际上掀起一股木糖酒精发酵菌种的研究热潮，迄今为止已发现100多种微生物能代谢木糖成酒精，包括细菌、真菌、和酵母。在戊糖发酵的微生物中，酵母的戊糖发酵能力最强，目前人们研究最多且最有工业应用前景的木糖发酵微生物有3种酵母菌种，即管囊酵母(Pachysolen tannophilus)、树干毕赤酵母(Pihcia stipitis)和休哈塔假丝酵母(Candida shechatate)它们的木糖发酵酒精转化率和生产能力分别达0.28-0.48g/g(酒精/消耗的糖)和0.02-0.66g/(L·h)。

但是能同化戊糖的酵母大多不能发酵戊糖生产酒精，而能发酵戊糖的酵母发酵木糖的酒精产率较低，选育高效的木糖发酵菌仍然是开发纤维素类可再生资源的重要技术关键之一。迄今为止，能工业化运用的酒精生产菌株只有酿酒酵母，除工程菌外，现行酿酒酵母又不能利用木糖等戊糖，而工程菌利用木糖的能力还不能满足工业化的需要。本发明的提出，为酿酒酵母能否利用木糖提供比较依据，从而为现行酿酒酵母直接利用木糖产生酒精提出遗传育种的方案；同时，提供一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌株，弥补木糖工程菌株利用木糖能力的不足，从而扩宽现行酒精生产菌株生产酒精的原料来源的，降低纤维素生产酒精的成本。

发明内容：

本发明的目的在于克服现行酒精生产菌株——酿酒酵母Saccharomycescerevisiae(非工程菌)不能直接利用木糖发酵产生酒精的不足，提供一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌株。为酿酒酵母能否利用木糖提供比较依据，从而为现行酿酒酵母直接利用木糖产生酒精提出遗传育种的方案；同时，提供一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌株，弥补木糖工程菌株利用木糖能力的不足，从而扩宽现行酒精生产菌株生产酒精的原料来源的，降低纤维素生产酒精的成本。

本发明通过从自然界中进行菌株分离、培养，获得一株能直接利用木糖的非工程菌野生型酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YGQB1菌株，YGQB1菌株已于2010年10月22日保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏号：CGMCCNo.4253。

本发明是通过如下常规的过程获得：将采集自云南省元江县城郊的土壤样品(2克)，用麦芽液体培养基富集培养48小时，然后按稀释涂布法取一定量的富集液进行涂布分离，挑取单菌落纯化保存备用，采用的培养基为只含木糖的氮基础培养基。

本发明的实施按如下常规酒精发酵的步骤实现：

首先，将纤维素原料处理后成为木糖液作为碳源，添加到酵母酒精发酵的常规培养基中，调整pH值4.0-5.2，开始使用。

其次，酒精发酵：将YGQB1菌株按微生物发酵常规液体种子培养方法、以灭菌木糖液培养基(含糖浓度为2％-5％)进行培养，经摇瓶、种子罐等一系列培养后，当每毫升培养液含酵母菌数大于1×108个时，按发酵罐培养液(已灭菌，含糖浓度大于5％)1/15的量投入到发酵罐中进行培养，温度控制在28℃，pH值控制在4.0-5.2，保持持续或间断通入无菌空气，即每间隔1小时通气10分钟。培养48-72小时。

第三，蒸馏：按现行常规酒精生产蒸馏方法进行。

本发明的酵母菌菌株YGQB1具备以下特征：

(1)酵母菌菌株YGQB1是酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)，基本生理特征：25℃培养，细胞圆形、卵圆形或洋梨形。在幼年菌落中，细胞为3～7×4～10微米，长和宽的比是1∶1～2∶1；20℃培养21天在麦芽汁中沉淀。子囊孢子圆形，平滑；为野生型菌株，而非基因工程菌株；

(2)酵母菌菌株YGQB1同酒精生产所使用的其它酿酒酵母菌菌株相比，能直接利用木糖，其木糖利用率＞60％；

(3)该菌株利用葡萄糖的利用率为100％，产生酒精的转化率＞60％。

本发明的酵母菌菌株YGQB1能扩宽酿酒酵母菌株利用糖的范围，使得酿酒酵母能直接利用纤维素水解物——木糖发酵产生酒精，降低纤维素酒精乃至燃料乙醇的生产成本。

附图说明：

图1和图2为酵母菌菌株YGQB1的显微形态照片(40×)。

图3和图4为酵母菌菌株YGQB1的菌落形态照片。

具体实施方式：

本发明实施例的方法均为常规方法。

实施例1：

1、将纤维素原料处理后成为木糖液作为碳源，添加到酵母酒精发酵的常规培养基中，调整pH值4.0，开始使用。

2、酒精发酵：将YGQB1菌株按微生物发酵常规液体种子培养方法、以灭菌木糖液培养基(含糖浓度为2％)进行培养，经摇瓶、种子罐等一系列培养后，当每毫升培养液含酵母菌数大于1×10⁸个时，按发酵罐培养液(已灭菌，含糖浓度5％)1/15的量投入到发酵罐中进行培养，温度控制在28℃，pH值控制在4.0，保持持续或间断通入无菌空气，即每间隔1小时通气10分钟。培养48小时。木糖利用率达到60％。

3、蒸馏：按现行常规酒精生产蒸馏方法进行。

实施例2：

与实施例一不同之处：培养液的pH值为4.5，种子培养液的糖浓度为3％，发酵罐培养液的糖浓度为7％，培养时间60小时。

实施例3：

与实施例一不同之处：培养液的pH值为5，种子培养液的糖浓度为5％，发酵罐培养液的糖浓度为10％，培养时间72小时。

实施例4：

1、以葡萄糖作为碳源，添加到酵母酒精发酵的常规培养基中，调整pH值4.0，开始使用。

2、酒精发酵：将YGQB1菌株按微生物发酵常规液体种子培养方法、以灭菌培养基(含糖浓度为3％)进行培养，经摇瓶、种子罐等一系列培养后，当每毫升培养液含酵母菌数大于1×10⁸个时，按发酵罐培养液(已灭菌，含糖浓度大于5％)1/15的量投入到发酵罐中进行培养，温度控制在28℃，pH值控制在4.0，保持持续或间断通入无菌空气，即每间隔1小时通气10分钟。培养48小时。

3、蒸馏：按现行常规酒精生产蒸馏方法进行。葡萄糖的利用率为100％，产生酒精的转化率＞60％。

Claims

1.一株能直接利用木糖的酿酒酵母菌菌株，其特征在于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YGQB1菌株，已于2010年10月22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，保藏号：CGMCCNo.4253。