木質纖維素組成成分中纖維素來源的己糖主要是葡萄糖,半纖維素來源的己糖為半乳糖和甘露糖,戊糖主要為木糖和阿拉伯糖。其中木糖和阿拉伯糖約占木質纖維素總單糖的30-40%,半乳糖和甘露糖占總單糖的1%左右。首先,全糖的高效利用是木質纖維素生物煉制的重點問題之一,發(fā)酵菌株中普遍存在葡萄糖抑制作用,即當葡萄糖存在時只能優(yōu)先利用葡萄糖,待耗完后再利用其它單糖,從而導致發(fā)酵菌株在進行全糖發(fā)酵時非葡萄糖單糖的利用率偏低,在近期關于木質纖維素乳酸發(fā)酵的研究工作中并未探究出緩解葡萄糖抑制作用的有效解決方案。其次,生物煉制的預處理過程中會產(chǎn)生呋喃類、酚類和弱酸類等多種抑制物,通過生物脫毒技術可以快速的將呋喃類和弱酸類抑制物脫除,但難以有效脫除酚類抑制物,延長脫毒時間可以將酚類抑制物脫除完全,但會損失葡萄糖和木糖等單糖進而降低后期的發(fā)酵指標。另外,預處理過程中富集的金屬離子也是一類主要的抑制物,其中鈉離子是整個生物煉制技術進行pH調控所富集的典型金屬離子,在一定濃度范圍內會嚴重抑制菌株的發(fā)酵性能。本文針對上述三個關鍵問題進行了探究。利用實驗室前期構建的具有木糖代謝路徑的L-乳酸生產(chǎn)菌株P.acidilacti...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 木質纖維素生物煉制
        1.1.1 預處理
        1.1.2 脫毒
        1.1.3 糖化和發(fā)酵
        1.1.4 干法生物煉制技術
    1.2 木質纖維素來源抑制物概述
        1.2.1 抑制物的種類
        1.2.2 抑制物的不同抑制機理
        1.2.3 抑制物脫除方式
    1.3 乳酸概述
        1.3.1 乳酸的結構與基本特性
        1.3.2 乳酸生產(chǎn)菌株
        1.3.3 聚乳酸
        1.3.4 乳酸鈉
    1.4 利用木質纖維素生產(chǎn)乳酸現(xiàn)存問題
        1.4.1 生物煉制中的基本問題
        1.4.2 抑制物脫除的同時可發(fā)酵單糖的大量損失
        1.4.3 抑制物對發(fā)酵過程的影響
        1.4.4 金屬離子對發(fā)酵過程的影響
    1.5 本論文立題依據(jù)和主要研究內容
第2章 Pediococcus acidilactici工程菌株利用麥稈中的己糖和戊糖共發(fā)酵制備高濃度D-乳酸和L-乳酸
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 菌株、培養(yǎng)基及培養(yǎng)方法
        2.2.2 原料、酶與試劑
        2.2.3 單糖與乳酸的分析方法
        2.2.4 適應性馴化
        2.2.5 干法生物煉制技術以進行乳酸生產(chǎn)
        2.2.6 熒光實時定量PCR (qRT-PCR)分析
    2.3 結果與討論
        2.3.1 木糖路徑構建前后P.acidilactici己糖和戊糖的發(fā)酵性能評價
        2.3.2 構建菌株的混合糖適應性馴化及馴化前后發(fā)酵評價
        2.3.3 P.acidilactici ZY271和P.acidilactici ZY15全糖代謝機制分析
    2.4 本章小結
第3章 Pediococcus acidilactici酚類抑制物抗逆性強化改造
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 菌株、培養(yǎng)基及培養(yǎng)方法
        3.2.2 原料、酶與試劑
        3.2.3 質粒構建
        3.2.4 基因整合、敲除
        3.2.5 苯醌適應性馴化
        3.2.6 SSCF以進行D-乳酸生產(chǎn)
        3.2.7 HPLC檢測方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 D-乳酸生產(chǎn)菌株P.acidilactici ZY15對酚類抑制物的耐受性評估
        3.3.2 P.acidilactici ZY15對酚類抑制物的耐受性改造
        3.3.3 整合菌株的抑制物轉化能力和發(fā)酵性能評估
        3.3.4 整合菌株的纖維素D-乳酸發(fā)酵
    3.4 本章小結
第4章 Pediococcus acidilactici鈉離子耐受性工程菌株的構建
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 菌株、培養(yǎng)基及培養(yǎng)方法
        4.2.2 原料、酶與試劑
        4.2.3 質粒構建
        4.2.4 SSCF以進行乳酸鈉生產(chǎn)
        4.2.5 HPLC檢測方法
        4.2.6 熒光實時定量PCR(qRT-PCR)分析
    4.3 結果與討論
        4.3.1 L-乳酸生產(chǎn)菌株P.acidilactici ZY271對鈉離子的耐受性評估
        4.3.2 Na⁺耐受性工程菌株的構建及重組菌株的發(fā)酵性能評估
        4.3.3 重組菌株糖代謝路徑相關基因轉錄水平分析
    4.4 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
附錄Ⅰ qRT PCR基因分析及引物
附錄Ⅱ 質粒構建所用的菌株、質粒及引物
碩士期間取得成果
致謝



本文編號：3757495