預(yù)處理是木質(zhì)纖維素生物煉制過程的核心環(huán)節(jié),該過程中產(chǎn)生的主要抑制物呋喃醛和酚醛對后續(xù)酶解糖化環(huán)節(jié)中纖維素酶的水解效率及發(fā)酵環(huán)節(jié)中發(fā)酵菌株的生長代謝均會產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用。因此,有效脫除呋喃醛和酚醛類抑制物是木質(zhì)纖維素生物煉制得以高效完成的關(guān)鍵。生物脫毒是通過特定微生物的代謝將毒性抑制物進(jìn)行降解或轉(zhuǎn)化的一種抑制物脫除方式。采用專司生物脫毒的微生物在發(fā)酵前對抑制物進(jìn)行脫除的方式被認(rèn)為是一種有效的抑制物脫除策略,但該方法徹底脫除醛類抑制物所需時間較長,從而導(dǎo)致部分可發(fā)酵糖特別是木糖等半纖維素來源單糖的損失。實(shí)現(xiàn)醛類抑制物徹底脫除的同時有效保留可發(fā)酵單糖的一種優(yōu)化生物脫毒策略是,強(qiáng)化生物煉制發(fā)酵菌株的抑制物降解或轉(zhuǎn)化能力并在發(fā)酵階段完成殘余醛類抑制物的徹底脫除,從而實(shí)現(xiàn)高效的木質(zhì)纖維素生物煉制發(fā)酵。本論文首先將一種干法生物脫毒工藝拓展應(yīng)用至木質(zhì)纖維素檸檬酸的生產(chǎn)過程中,然后對兩株高抑制物耐受型生物煉制發(fā)酵菌株Gluconobacter oxydans DSM 2003和Corynebacterium glutamicum S9114脫除呋喃醛和酚醛抑制物的分子生物學(xué)機(jī)制和對生物煉制效率的提升進(jìn)... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 木質(zhì)纖維素資源及生物煉制
        1.1.1 木質(zhì)纖維素資源現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)
        1.1.2 木質(zhì)纖維素生物煉制
    1.2 木質(zhì)纖維素來源抑制物的形成及抑制機(jī)理
        1.2.1 呋喃醛類抑制物的產(chǎn)生及其抑制機(jī)理
        1.2.2 酚醛類抑制物的產(chǎn)生及其抑制機(jī)理
        1.2.3 有機(jī)弱酸類抑制物的產(chǎn)生及其抑制機(jī)理
    1.3 微生物對木質(zhì)纖維素來源抑制物的脫毒
        1.3.1 微生物對呋喃醛類抑制物的轉(zhuǎn)化機(jī)理
        1.3.2 微生物對酚醛類抑制物轉(zhuǎn)化機(jī)理
        1.3.3 微生物對有機(jī)弱酸類抑制物轉(zhuǎn)化機(jī)理
    1.4 生物基產(chǎn)品的合成
        1.4.1 木質(zhì)纖維素檸檬酸合成
        1.4.2 烴類化合物的合成
    1.5 本論文立題依據(jù)及主要研究內(nèi)容
第2章 黑曲霉Aspergillus niger利用生物脫毒玉米秸稈生產(chǎn)檸檬酸
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 原料
        2.2.2 酶和試劑
        2.2.3 菌種和培養(yǎng)方法
        2.2.4 原料預(yù)處理和生物脫毒
        2.2.5 玉米秸稈水解液制備
        2.2.6 玉米秸稈水解液組分測定
        2.2.7 檸檬酸得率計(jì)算
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 A.niger SIIM M288對木質(zhì)纖維素來源抑制物的耐受
        2.3.2 生物脫毒玉米秸稈水解液中氮源和無機(jī)鹽組分對檸檬酸發(fā)酵的影響
        2.3.3 高濃度檸檬酸發(fā)酵過程中的發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化
        2.3.4 利用生物脫毒玉米秸稈水解液進(jìn)行檸檬酸放大發(fā)酵
    2.4 本章小結(jié)
第3章 氧化葡萄糖酸桿菌Gluconobacter oxydans降解呋喃醛和酚醛的轉(zhuǎn)錄組分析
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)菌株和試劑
        3.2.2 培養(yǎng)基和菌株培養(yǎng)方法
        3.2.3 呋喃醛和酚醛抑制物的耐受及降解實(shí)驗(yàn)
        3.2.4 分析方法
        3.2.5 DNA芯片實(shí)驗(yàn)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 G.oxydans DSM 2003對呋喃醛和酚醛類抑制物的耐受及轉(zhuǎn)化
        3.3.2 G.oxydans DSM 2003在呋喃醛和酚醛類抑制物脅迫下的轉(zhuǎn)錄組
        3.3.3 呋喃醛和酚醛在G.oxydans DSM 2003中的轉(zhuǎn)化路徑
        3.3.4 呋喃醛和酚醛的轉(zhuǎn)化對葡萄糖代謝的影響
        3.3.5 呋喃醛和酚醛類的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 谷氨酸棒狀桿菌Corynebacterium glutamicum降解呋喃醛和酚醛的轉(zhuǎn)錄水平分析
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)菌株和試劑
        4.2.2 培養(yǎng)基和菌株培養(yǎng)方法
        4.2.3 呋喃醛和酚醛抑制物的耐受和降解實(shí)驗(yàn)
        4.2.4 重組質(zhì)粒構(gòu)建
        4.2.5 感受態(tài)制備和陽性克隆子的篩選
        4.2.6 重組菌株的抑制物轉(zhuǎn)化性能分析
        4.2.7 分析方法
        4.2.8 熒光定量PCR（qRT-PCR）實(shí)驗(yàn)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 C. glutamicum S9114對呋喃醛和酚醛類抑制物的耐受和降解
        4.3.2 呋喃醛和酚醛脅迫下C.glutamicum S9114的qRT-PCR定量分析
        4.3.3 過表達(dá)重組C. glutamicum菌株對呋喃醛和酚醛的轉(zhuǎn)化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 細(xì)菌微生物中脂肪烴合成路徑的構(gòu)建與初步評價
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)菌株和試劑
        5.2.2 培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件
        5.2.3 目的基因擴(kuò)增及重組質(zhì)粒構(gòu)建
        5.2.4 感受態(tài)制備及陽性克隆子的篩選
        5.2.5 RED重組
        5.2.6 SDS-PAGE
        5.2.7 脂肪烴的提取與GC-MS檢測
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 E.coli中脂肪烴合成路徑的構(gòu)建
        5.3.2 E.coli重組菌脂肪烴合成產(chǎn)量的提升
        5.3.3 C.glutamicum S9114中脂肪烴合成路徑的構(gòu)建
        5.3.4 C.glutamicum S9114重組菌中長鏈脂肪烴合成路徑推測
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ 主要試劑
附錄Ⅱ 密碼子優(yōu)化后基因序列
學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用黑曲霉發(fā)酵纖維素酶解液生產(chǎn)檸檬酸的研究[J]. 張建安,張小勇,韓潤林,劉德華,李佐虎.  微生物學(xué)雜志. 2001(03)

博士論文
[1]酚醛抑制物生物脫毒的分子生物學(xué)解析及其關(guān)鍵基因元器件庫的構(gòu)建[D]. 易霞.華東理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]氧化葡萄糖酸桿菌的抑制物耐受性及全糖轉(zhuǎn)化探究[D]. 姚瑞苗.華東理工大學(xué) 2017
[2]玉米秸稈原料的黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸[D]. 孟佼.華東理工大學(xué) 2014



本文編號：2926030