耐高浓度酒精的酵母筛选及发酵工艺研究开题报告

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1、开题报告耐高浓度酒精的酵母筛选及发酵工艺研究1选题的背景和意义石油作为国民经济发展的战略物资在经过人类近二百年的开采后，面临全球桔竭的局面。特别是近年来，随着经济的持续增长和石油需求迅速膨胀，我国已成为继美国之后的第二大能源消费国。针对我国人多地少、粮食紧缺和石油短缺的国情，依据不与人争粮、不与粮争地，能源原料多元化，实现持续发展的原则，开发非粮燃料乙醇生物能源，降低生产成本，提高转化效率，确保现代社会发展的需求，已成为国家新能源战略发展最紧迫的任务。传统酿酒酵母的酒精发酵最适温度不高，一般为25℃一30℃；耐酒性较差，耐酒精浓度在10％左右。一方面，在杂菌污染严重的情况下，生产

2、上不仅要求无菌条件严格，操作难度较大，而且为了控制因发酵热所引起的温度上升，需要加入大量冷却水(甚至在部分气温较高地区，因发酵过程中过热，根本无法进行正常生产)，导致乙醇生产成本增加[1-2]；另一方面，酵母的耐酒精度较低，产物的抑制作用降低乙醇酵母的产乙醇潜力。因此，耐受性酒精高温酵母的选育研究已成为国内外酒精行业的研究热点[3-4]。乙醇酵母对生活条件的变化有迅速的适应能力，并且随着外界环境的变化，其群体能迅速产生变种，这为耐酒精酵母的筛选提供了可能[1]。耐高温酵母不是微生物分类学上的名词，而是从生态方面表达此类酵母对温度的忍耐性与普通酵母的差异。筛选耐高温的乙醇酵母菌株，

3、其生产上的优势主要体现在：①具有较高的发酵能力，即能快速并完全将糖分转化成乙醇，能够解决糖化温度和发酵温度不协调的矛盾，实现真正意义上的边糖化边发酵，从而减少葡萄糖对纤维素酶的抑制作用，提高纤维素酶的糖化率，进而提高纤维素发酵生产燃料乙醇的得率[2-3]；②繁殖速度快，即具有高的比生长速度，高温发酵还能够提高发酵效率，降低发酵时的冷却成本[4]；③具有高的耐酒精能力，即对本身代谢产物的稳定性高．因而可以进行浓醪发酵；④抗杂菌能力强，即对杂菌代谢产物的稳定性高．耐有机酸能力强；⑤对培养基的适应性强。耐温、耐盐和耐干物质浓度的性能强。2相关研究的最新成果及动态2.1传统的酵母菌育种技

4、术82.1.1自然界筛选和高温驯化长期以来，高温菌株的选育主要集中在利用自然界筛选和高温驯化。驯化就是通过破坏微生物正常的生活条件，积累定向变异而实现的。相比较于诱变育种和利用细胞原生质体融合，进而发生细胞核染色体基因间的重组获得新种。驯化具有培育条件温和、操作简单、投入少、易掌握等优点。通过对菌株的驯化、筛选。获得优良菌株，不失为是一种改良菌种的好方法[5]。2.1.2杂交育种杂交育种是依靠酵母的生活史,利用其具有不同遗传特性和相反交配型的细胞能产生新的双倍体的特性，通过杂交获取满足生产需要的某些特有性能,从而获得优良菌株的育种方法。杂交后的新菌株应具有稳定的遗传特性,否则就没

5、有实用价值。利用杂交育种，选育耐乙醇酵母,可以利用不同特性的乙醇酵母菌株进行生孢培养、孢子分离试验等，得到酵母菌单倍体，然后利用酒精发酵试验进行复筛，得到性能最优良的单倍体，作为杂交试验的亲本。杂交试验后,经过性能测定,得到理想的乙醇酵母菌株[6]。2.1.3诱变育种技术诱变育种是指利用物理或化学诱变剂处理微生物细胞。显著提高变异的频率，使人们可以简便、快速地筛选出各种类型的突变菌株．作生产和研究之用[7]。微生物的自发突变几率是很低的．一般在10-6～10-9间，变异程度轻微，育种成功率相对较低；而通过诱变剂的作用进行的诱变育种则可以大大提高育种的成功率。物理诱变剂包括紫外线、

6、X-射线、γ-射线、β-射线、快中子、激光、离子束等，其中常用于酵母菌的诱变选育的是紫外线。紫外诱变效应主要是指紫外线照射引起菌株DNA结构的改变，阻碍DNA的复制或引起碱基排列次序的变化，从而引起基因突变[8]。使用方便、不需要专人操作、经济、危险性小、适用范围广泛等优点，使得紫外线成为工业微生物诱变育种的首选诱变剂，并且已经在多种工业微生物中均被证明诱变效果良好[9]。由于在一般的微生物中都存在着光复活作用．所以在进行紫外线处理时，只能在红光下或黑暗中进行照射及处理照射后的菌液，以免发生光复活作用。申玉香等[10]将APV菌株经紫外线诱变后筛出苯黄隆抗性菌株2#菌株，发酵双乙

7、酰峰值为0.36mg／L，真正发酵度为65.8％。WalidALotfy等[11]用紫外线柠檬酸产生菌AspergillusnigerUMIP2564获得成品收率达到60.25％的变异菌株W5。石一珺等[12]采用紫外线2次复合诱变处理内生真菌哈茨木霉，获得了突变株UV-5-3，大大提高了原始菌株发酵液的活性，其抗生素含量远远超出出发菌株。化学诱变技术是指利用一些化学物质提高生物的自然突变率，这些化学物质就叫做“8化学诱变剂”。化学诱变育种是人为地利用化学诱变剂,诱发作物发生突变