收藏本站
《大连理工大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

运动发酵单胞菌乙醇发酵性能及絮凝机制

赵宁  
【摘要】:与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)乙醇发酵Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)途径相比,运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)通过Entner-Doudoroff (ED)途径代谢葡萄糖生产乙醇,这一过程ATP生成减少50%,可能积累较少的生物量,进而增加乙醇对糖的表观收率。此外,Z. mobilis细胞小,比表面积大,更有利于糖的吸收,提高乙醇发酵过程的生产强度指标。因此,Z. mobilis有更强的研究和应用价值。 本文首先在可比实验条件下研究了酿酒酵母和运动单胞菌的乙醇发酵性能来证实这些推测。与S. cerevisiae ADY相比,Z. mobilis ZM4发酵100g L-1低葡萄糖浓度培养基时,乙醇表观收率和生产强度分别提高了3.5%和58.1%,发酵200g L-1高葡萄糖浓度培养基时,乙醇表观收率提高为3.3%,没有明显变化,但乙醇生产强度的提高与培养基流加策略密切相关,在补料批式发酵条件下,其提高幅度高达77.8%。 微生物细胞自絮凝不仅可以方便菌体沉降分离,而且这一明显的形态改变可能提高细胞的环境胁迫响应。本文进一步比较了运动单胞菌常规非絮凝菌株(ZM4)和自絮凝菌株(ZM401)。实验结果表明,Z. mobilis的自絮凝对乙醇发酵性能没有明显影响,但ZM4在10.5g L-1的乙酸添加培养基中发酵同样时间,乙醇表观收率比ZM401降低了29.9gL-1。在1.0g L-1的香草醛添加培养基中,相同时间下ZM401发酵产生的乙醇表观收率比ZM4高29g L-1,说明絮凝菌株ZM401对秸秆类生物质预处理过程产生主要副产物乙酸和香草醛的耐受性明显比游离菌株ZM4高。在此基础上,采用激光聚焦反射测量系统(Focused beam reflectance measurement, FBRM)对Z. mobilis絮凝过程进行了在线监测和表征,研究了影响这一过程的物理和化学因素,推测其自絮凝的物质基础可能是胞外多糖,特别是纤维素类多糖,并进一步通过将纤维素合成酶基因簇过表达来尝试构建絮凝菌株,得到了可以达到清液发酵的基因工程菌ZM401-CTF258-6,证实了纤维素合成酶对Z. mobilis形成自絮凝特征具有一定贡献,可以使原本具有絮凝特性的ZM401细胞絮凝形成的更加完全,但纤维素合成酶的过量表达并非ZM401菌株絮凝的根本原因,因为在非絮凝菌株ZM4中进行纤维素合成酶的过表达并不能赋予其絮凝特性。 最后对自絮凝菌株ZM401基因组进行测序,并与非絮凝模式菌株ZM4基因组进行比较,发现了58个单核苷酸多态(SNPs),其中28个SNPs在编码区,占48.3%,另外30个SNPs在非编码区,占51.7%,而且一个8bp的片段缺失存在于间隔序列,是假设蛋白ZMO1010重复序列的一部分。共线性分析显示ZM401和ZM4的基因组存在92个不同的变异核苷酸,为进一步揭示Z. mobilis自絮凝的分子机理奠定了基础。 以上研究表明,与酿酒酵母相比,运动单胞菌,特别是自絮凝菌株,不仅乙醇发酵性能优良,而且具有较好的环境胁迫耐受性,是构建以秸秆为代表的木质纤维素类生物质为原料生产第二代燃料乙醇的良好出发菌株。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ920.1;TQ223.122

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕喜婧,刘德华;絮凝在生物技术中的发展及应用[J];化工进展;2002年11期
2 李凡;葛旭萌;李宁;白凤武;;自絮凝酵母高浓度重复批次乙醇发酵[J];生物工程学报;2009年09期
3 陈丽杰;王志存;葛旭萌;白凤武;;絮凝酵母吸附Cr(VI)的机理[J];生物工程学报;2011年01期
4 冯全周;李十中;王莉;李天成;;一株葡萄糖和木糖共发酵高效产乙醇重组运动发酵单胞菌的性能评价[J];生物工程学报;2012年01期
5 白凤武;无载体固定化细胞的研究进展[J];生物工程进展;2000年02期
6 王茜;李海燕;苏志国;熊平;汪浩勇;;代谢工程改造运动发酵单胞菌用于提高乙醇产量[J];生物技术;2009年04期
7 杨琛;;基于比较基因组学重构细菌的代谢途径和调控网络[J];生物工程学报;2010年10期
8 蔺玉萍,张木清,陈柏铨;产乙醇运动发酵单胞菌的研究进展[J];微生物学报;2005年03期
9 李娥娥;常琦;郭雪娜;何秀萍;张博润;;衔接重复序列对酵母菌絮凝蛋白功能的调控作用[J];微生物学报;2012年01期
10 石贵阳,陶飞,蔡宇杰,张梁,方亚叶,徐柔,章克昌;滤液全回流在细菌酒精连续发酵中的试验[J];无锡轻工大学学报;2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵恭文;刘建军;李长松;李林;张博;齐军山;;微生物发酵法生产2,3-丁二醇瓶颈因素分析[J];山东农业科学;2011年11期
2 周爱萍;;国内外燃料乙醇的生产与研究进展[J];安徽农业科学;2008年20期
3 曾一梅;魏娜;罗敏;熊平;汪浩勇;;氯化钙对重组运动发酵单胞菌生产乙醇的影响[J];安徽农业科学;2010年13期
4 张瑞凌;魏云波;刘书花;李福伟;王兴民;;我国重金属污染现状及其微生物处理方法研究进展[J];现代农业科技;2011年20期
5 王青;张善锋;;固定化微生物技术在废水处理中的应用[J];环境科学与管理;2008年11期
6 吴伟;;固定化微生物技术在处理高浓度有机废水中的应用[J];环境科学与管理;2011年07期
7 朱顺妮;张明婷;周卫征;庄新姝;徐惠娟;亓伟;袁振宏;;木糖发酵重组酿酒酵母研究进展(英文)[J];北京大学学报(自然科学版);2011年03期
8 梁鲜香;吉田孝;金日光;;转基因pYBGA1酵母发酵木质纤维素水解液制备燃料乙醇[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年S1期
9 王成涛;孙宝国;曹雁平;王静;张慧;;RP-HPLC同时检测Zymomonas mobilis代谢组分方法的研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2010年03期
10 胡纯铿,白凤武,安利佳;镁离子提高融合株SPSC耐酒精性能机制[J];大连理工大学学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 周智慧;毛飞君;赵晓联;;城市绿化垃圾资源化利用和无害化处置技术研究进展[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
2 彭建华;陈文祥;郑金秀;;综合生物措施处理养殖废水初探[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
3 勇强;徐勇;宋向阳;余世袁;;玉米秸秆生物转化制取酒精的中间试验[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
4 王凡强;许平;;乙醇发酵生产工程菌研究进展[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
5 田沈;徐鑫;孟繁燕;白罚利;杨秀山;;木质纤维素乙醇发酵研究进展[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
6 李志强;韩胜文;王素雅;;生物质能源发展对粮食安全的影响[A];中国农业信息科技创新与学科发展大会论文汇编[C];2007年
7 潘亚平;李学凤;袁振宏;杨秀山;;发酵戊糖和己糖的重组酿酒酵母的研究进展[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
8 潘亚平;刘继开;李学凤;张晶;杨秀山;;代谢木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母的构建[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
9 苟梓希;李云成;苟敏;汤岳琴;木田建次;;农业废弃物乙醇生产用酵母的抑制物耐受研究[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第二章)[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文山;脂肪酶在酿酒酵母中的表面展示研究[D];华中科技大学;2010年
2 迟聪聪;阔叶木生物质精炼两种利用模式的研究[D];华南理工大学;2010年
3 吕健;纸浆污泥纤维素酶水解糖化与增效工艺及机理的研究[D];华南理工大学;2010年
4 董宏伟;运动发酵单胞菌基因操作体系的改进及其在生物炼制过程中的应用[D];华东理工大学;2011年
5 孙万里;稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究[D];江南大学;2010年
6 郭忠鹏;代谢工程改善工业酒精酵母发酵性能[D];江南大学;2011年
7 冯大伟;利用两种大型海藻制备生物能源的探索研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
8 张强;玉米秸秆发酵生产酒精的研究[D];吉林大学;2011年
9 刘晨光;氧化还原电位调控的高浓度乙醇发酵及其机理研究[D];大连理工大学;2011年
10 俞路;絮凝酵母在悬浮床反应器流变与流动行为研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董莉莉;毕赤酵母木糖还原酶的改造及重组酿酒酵母发酵木糖生产乙醇的初步研究[D];南京医科大学;2009年
2 王罗琳;木糖发酵菌种的筛选及利用玉米秸秆产乙醇工艺的研究[D];河南工业大学;2010年
3 陈玲;运动发酵单胞菌的乙醇发酵及其代谢流量分配解析[D];石河子大学;2010年
4 李静怡;构建flo8缺陷型啤酒酵母基因工程菌改良絮凝性能[D];江南大学;2010年
5 王春香;西双版纳热带雨林土壤微生物群落结构多样性及其木质素降解酶相关基因资源的宏基因组学研究[D];福建师范大学;2010年
6 张新宇;硫酸盐还原菌(SRB)污泥固定化技术处理混合电镀废水的研究[D];中南林业科技大学;2010年
7 艾斌凌;纤维素酶的液体发酵与杨木生物转化乙醇[D];中南林业科技大学;2009年
8 彭延杰;嗜热真菌蛋白激酶基因的克隆、表达与打靶载体构建[D];山东农业大学;2011年
9 李扬;基于中红外光谱技术监测生物乙醇发酵过程:乙醇和葡萄糖含量的测定[D];吉林大学;2011年
10 廖莎;利用富含淀粉的亚心型四爿藻生物质生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张慧;王成涛;曹雁平;王璨;;运动发酵单胞菌利用早籼米生产乙醇的研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年06期
2 傅云霞;蔺玉萍;张木清;陈柏铨;余伟俊;陈如凯;许燕;郭春芳;;运动发酵单胞耐酸菌株的诱变筛选及发酵条件的优化[J];福建农林大学学报(自然科学版);2007年01期
3 韩润平;杨贯羽;张敬华;鲍改玲;石杰;;光谱法研究酵母菌对铜离子的吸附机理[J];光谱学与光谱分析;2006年12期
4 冯闻铮,亓平言,苗勇,李飞龙,林世杰;螺旋霉素发酵液预处理过程技术特性[J];化工冶金;1999年01期
5 王建龙;陈灿;;生物吸附法去除重金属离子的研究进展[J];环境科学学报;2010年04期
6 谢友斌;;气相色谱内标法分析啤酒中乙醇的含量[J];淮南师范学院学报;2005年05期
7 牟占军,葛庆仁;谷氨酸菌体的絮凝及分离[J];化学工程;1996年03期
8 梁雪松,马铁明;热休克蛋白及其研究概况[J];辽宁中医学院学报;2004年01期
9 王吉龙,郦和生,樊大勇;壳聚糖用于活性污泥絮凝沉降条件的研究[J];石化技术;1998年04期
10 雷娟娟;赵心清;薛闯;葛旭萌;白凤武;;絮凝颗粒粒度分布对自絮凝酵母SPSC01乙醇耐受能力的影响[J];生物工程学报;2008年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆栋;;影响~(12)C~(6+)离子辐照诱变酵母菌株乙醇发酵的主要因素(英文)[J];IMP & HIRFL Annual Report;2008年00期
2 杨小健;殷绚;欧阳平凯;;乙醇发酵过程模型及模拟优化研究进展[J];化工进展;2008年12期
3 路鹏;江滔;任丽梅;李国学;沈世华;陈丽君;;秸秆水解物乙醇发酵菌群功能强化[J];现代化工;2008年11期
4 张向东;杨谦;张炳照;;运动发酵单胞菌乙醇发酵条件的优化[J];现代化工;2009年S2期
5 宋晓川;储秋露;朱均均;徐勇;余世袁;勇强;;碳水化合物降解产物对酿酒酵母乙醇发酵的影响[J];林产化学与工业;2011年01期
6 张亚磊;陈砺;严宗诚;;乙醇发酵反应器的研究进展[J];现代化工;2011年05期
7 李莉莉;叶美莉;叶燕锐;林影;;酿酒酵母乙醇发酵性能与胁迫耐性的相关性[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年09期
8 李自达;赖钧灼;廖威;刘军贤;王桂文;;浓醪乙醇发酵的单细胞拉曼光谱表征[J];光学学报;2012年03期
9 王娜;刘晨光;袁文杰;葛旭萌;白凤武;;氧化还原电位控制下自絮凝酵母高浓度乙醇发酵[J];化工学报;2012年04期
10 刘晓红;宋瑶;周梦舟;缪礼鸿;;耐高温酿酒酵母木薯乙醇发酵条件的优化[J];湖北农业科学;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张团伟;张宝泉;;高压或超临界相态下乙醇发酵的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
2 王凡强;许平;;乙醇发酵生产工程菌研究进展[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
3 王艳梅;王永忠;陈蓉;廖强;朱恂;;酵母菌浓度对颗粒填充床同步酶解气载乙醇发酵的影响[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
4 张丽君;程可可;张建安;;乙醇发酵与气提分离耦合工艺的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
5 沈飞;曹卫星;刘荣厚;;自然干燥的甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵可行性研究[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
6 项娟;张笑;王孝强;尹玮;马鸿志;汪群慧;;食品废物乙醇发酵残渣产乳酸化饲料的潜能性研究[A];2014中国环境科学学会学术年会(第七章)[C];2014年
7 赵晶;陈明;张靖方;夏黎明;;酶法糖化玉米芯发酵生产乙醇的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
8 柳元;胡山鹰;陈定江;朱兵;杜风光;;燃料乙醇发酵过程建模初探[A];第二届全国循环经济与生态工业学术研讨会暨中国生态经济学会工业生态经济与技术专业委员会2007年年会论文集[C];2007年
9 张晶;钱明宇;李学凤;潘亚平;杨秀山;;固定化细胞木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵研究[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
10 朱均均;勇强;徐勇;余世袁;;酚类化合物对树干毕赤酵母戊糖发酵的影响[A];第九届中国林业青年学术年会论文摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 袁新文 曾天舒;高软化点脱油沥青气化完成工业试验[N];中国化工报;2010年
2 王兴;天津工业生物技术研究所天然木糖酵母研究获进展[N];中国食品质量报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晨光;氧化还原电位调控的高浓度乙醇发酵及其机理研究[D];大连理工大学;2011年
2 侯丽华;酿酒酵母遗传操作方法研究及乙醇发酵高产菌株构建[D];天津大学;2009年
3 赵宁;运动发酵单胞菌乙醇发酵性能及絮凝机制[D];大连理工大学;2013年
4 曹卫星;预处理方法对甜高粱茎秆汁液及残渣乙醇发酵的影响[D];上海交通大学;2012年
5 李凡;絮凝酵母重复批次高浓度乙醇发酵的研究[D];大连理工大学;2010年
6 郎亚军;Ectoines高效制备技术及其应用研究[D];大连海事大学;2010年
7 蔡友华;嗜热厌氧杆菌工程菌(Δldh)的构建及其廉价生物质乙醇发酵的研究[D];华南理工大学;2011年
8 张志华;粗糙脉孢菌AS3.1602乙醇发酵的代谢研究[D];山东大学;2007年
9 伍勇;细胞循环硅橡胶膜生物反应器连续乙醇发酵动力学模型研究[D];四川大学;2004年
10 尚淑梅;降解半纤维素高温厌氧菌的筛选及其乙醇发酵代谢机理研究[D];昆明理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高培培;超高浓度乙醇发酵通气补料新工艺研究[D];华侨大学;2011年
2 李扬;基于中红外光谱技术监测生物乙醇发酵过程:乙醇和葡萄糖含量的测定[D];吉林大学;2011年
3 秦晴;自絮凝酵母超高浓度乙醇发酵及其生理生化研究[D];华侨大学;2009年
4 陈玲;运动发酵单胞菌的乙醇发酵及其代谢流量分配解析[D];石河子大学;2010年
5 陶香林;代谢工程与基因组重排相结合构建高浓度乙醇发酵酿酒酵母菌株[D];浙江大学;2012年
6 幸婷;乙醇发酵循环气提耦合工艺的研究[D];新疆大学;2008年
7 孙焕民;耐高温酵母的筛选及糖蜜乙醇发酵研究[D];昆明理工大学;2012年
8 李涛;木糖渣酶解及乙醇发酵的研究[D];天津科技大学;2009年
9 杨功勋;补料通气乙醇发酵新工艺及酵母生理研究[D];华侨大学;2012年
10 詹美蓉;电子受体对超高浓度乙醇发酵副产物形成的影响[D];华侨大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026


丁香五月 啪综合