一株耐高溫酵母菌及其應用的製作方法

2023-11-11 19:13:32 1

專利名稱：：一株耐高溫酵母菌及其應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一株耐高溫酵母菌及其應用，屬於微生物
技術領域：
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背景技術：
：目前，工業上是利用酵母在^33°C發酵生產乙醇。因酵母的發酵產熱，造成發酵體系溫度升高，引起酵母細胞內脂肪酸、磷脂、麥角固醇等成分變化，影響細胞本身正常生理活動(AraqueEdgardojParraCarolinaajRodrguezManuel,FreerJuanitajBaezaJaime.SelectionofthermotolerantyeaststrainsSaccharomycescerevisiaeforbioethanolproduction[J].EnzymeandMicrobialTechnology，2008，43:120-123.)。因此，為了保持酵母菌的活性，需用大量冷卻水降低發酵溫度。同時，為了防止雜菌汙染，需在發酵液中加入大量的酸，不僅對發酵罐具有很強的腐蝕作用，增加了發酵成本。若能在高溫下進行發酵，可減少冷卻水的用量，降低能耗。同時，高溫能有效的抑制雜菌生長，減少醪液的汙染性。另外，高溫還能縮短發酵周期，提高乙醇得率。因此，酵母的耐高溫性能直接與生產效益相關。耐高溫酵母的研究早在20世紀80年代就已經出現。1984年Hughes等篩選到一株Kluyveromycesmarxianus酵母菌，能在49°C生長，在高於40°C條件下生產乙IfCHughes,D.B.,Tudroszen,N.J.TheeffectoftemperatureonthekineticsofethanolproductionbyathermotolerantstrainofKluveromycesmarxianus.BiotechnologyZeiiers，1984，6，1-6.)。D，Amore(1989)等篩選到一株feccAarofflj^es酵母菌，該菌在45°C時的不完全糖發酵的最佳發酵條件利用15-20%(w/v)的葡萄糖產生4.5%(w/v)的乙醇(D』Amore，T.，Celotto,G.,Russell,I.&Stewart，G.G.Selectionandoptimizationofyeastsuitableforethanolproductionat40°C.EnzymeandMicrobialTechnology，1989.11，411-416.)。I.Μ·Bana(1992)等從印度酒廠採集的樣品中分離篩選到5株能在52°C生長，在45°C和50°C發酵生產乙醇的耐熱酵母菌株，在14.0%(w/v)的葡萄糖上生長，乙醇產量45°C時是5.7-7.0%(W/v)，50°C時是5.0-5.5%(I.M.Banat,P.NigamandR.Marchant.Isolationofthermotolerant,fermentativeyeastsgrowingat52Candproducingethanolat45Cand50°C[J].WorldJournalofMicrobiologyandBiotechnology，1992，8，259—263.)。SavitreeLimtong(2007)等利用富集技術分離得到的Z/i/j^erofflj^^smarxianusDMKU3-1042在;35°C，40°C和45°C生產高濃度乙醇(SavitreeLimtong,ChutimaSringiew,WichienYongmanitchai.ProductionoffuelethanolathightemperaturefromsugarcanejuicebyanewlyisolatedKluyveromycesmarxianus[J].2007,BioresourceTechnology98(2007)3367-3374.)。我國的蘇豔秋(2009)等人以白酒廠窖泥和生產用酒麴為材料，篩選到1株產乙醇能力強，耐高溫、耐強酸、起酵速度快的菌株Y30，該菌株能在45°C正常發酵，且致死溫度達到59°C(蘇豔秋，朱衛華，吳鵬，等.耐高溫、耐酸產酒精酵母的篩選與鑑定[J].微生物學雜誌，2009,):43-47).但是，目前在高溫下具有高乙醇產量的菌株相對較少，因此，能在工業乙醇生產中的高溫高產酵母也相對較少。在發酵工藝過程中，菌種是發酵的關鍵。將耐高溫酵母菌用於發酵生產乙醇，具有的優勢主要體現在①加快生化反應速度，提高發酵效率，提高乙醇轉化的效率。②在利用纖維素生產乙醇的過程中，高溫能解決糖化溫度和發酵溫度不協調的矛盾，實現真正意義上的邊糖化邊發酵.從而減少葡萄糖對纖維素酶的抑制作用，提高纖維素酶的糖化率，進而提高纖維素髮酵生產燃料乙醇的得率。③高溫發酵能防止雜菌的混入，有利於乙醇生產線的管理。④高溫發酵可使乙醇的蒸餾回收及時簡便，減少蒸餾回收成本，提高經濟效益。⑤乙醇的及時回收可解除乙醇對發酵微生物的反饋抑制作用。因此，選育耐受更高溫度的的酵母菌株應用於發酵生產乙醇，是提高乙醇產量，降低生產成本的有效方法。
發明內容本發明的目的在於克服傳統乙醇發酵菌株的缺點，提供一株耐高溫酵母菌。本發明所提供的菌株是從土壤中篩選出來的耐高溫酵母菌衛atomsp.WXT3，該菌株己於2011年4月5日保藏於「中國典型培養物保藏中心」(簡稱CCTCC)，其保藏編號為CCTCCNO:M2011108。本發明中所述耐高溫酵母菌株1乂13，其沈3rRNAD1/D2區域具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列。本發明中所述耐高溫酵母菌株WXT3，其5.8S+ITS區域具有SEQIDNO.2所示的核苷酸序列。本發明中所述耐高溫酵母菌株WXT3的內轉錄間隔區(ITS1+ITS2)序列比對結果顯示，和衛aiaeapolymorphaATCC66057的相似性99%，WXT3屬於衛aiaea屬(見圖1)。本發明另一目的是耐高溫酵母菌株在發酵生產乙醇中的應用，該菌株能夠在2548°C條件下發酵生產乙醇，且乙醇產率高，可利用碳源範圍廣。本發明中所述耐高溫酵母菌株能夠利用葡萄糖、蔗糖、纖維二糖、麥芽糖、木糖、木糖醇、果糖、甘油、甘露醇中一種或幾種為碳源生產乙醇。本發明中所述耐高溫酵母菌株能夠利用木質纖維素髮酵生產乙醇。本發明中所述耐高溫酵母菌株能夠利用糖蜜發酵生產乙醇。耐高溫酵母菌也可應用在生物工程及分子生物學改造用於發酵生產乙醇過程中。酵母菌株衛atomsp.WXT3可以用於任何澱粉和非澱粉多糖水解後單糖發酵生產乙醇的過程中。本發明中耐高溫酵母菌株衛atomsp.WXT3具有以下微生物學特性1、形態學特徵在酵母浸出粉腖葡萄糖(YPD)液體培養基中培養，細胞呈球形或卵形，有沉澱形成。在YPD瓊脂培養基斜面上培養，菌落呈乳白色，表面光滑，凸起明顯，邊緣整齊，不透明，有光澤。2、生理生化特性(1)耐高溫酵母菌株Ogat腿sp.WXT3在無維生素培養基中生長無維生素培養基成分硫酸銨，2.Og/L;硫酸鎂，0.2g/L;磷酸二氫鈉，0.5g/L;氯化鈣，0.1g/L;磷酸氫二鉀，0.5g/L;補充碳源。(2)耐高溫酵母菌株衛aiaeasp.WXT3在YPD(葡萄糖，洲蛋白腖，1%酵母提取物)培養基(pH自然)中，2548°C條件下生長(見圖4)。(3)耐高溫酵母菌株衛aiaeasp.WXT3在含有0.01%環已醯亞胺的在YPD(葡萄糖二％蛋白腖，1%酵母提取物)培養基(PH自然)中生長。(4)耐高溫酵母菌株衛aiaeasp.WXT3在50%的D-葡萄糖培養基(50%的D-葡萄糖，2%蛋白腖，1%酵母提取物，2%瓊脂粉)上生長，在60%的D-葡萄糖培養基(60%的D-葡萄糖，洲蛋白腖，1%酵母提取物，2%瓊脂粉)上不生長，結果見圖2。(5)耐高溫酵母菌株Ogataeasp.WXT3在含有10%NaCl的YPD(2%葡萄糖，21蛋白腖，1%酵母提取物)培養基(PH自然)上生長，在含有16%NaCl的YPDO。/。葡萄糖，洲蛋白腖，1%酵母提取物)培養基(PH自然)上不生長。(6)碳源利用情況(見表1)權利要求1.一株耐高溫酵母菌衛atomsp.WXT3，其在中國典型培養物保藏中心的保藏編號為CCTCCNo:M2011108。2.根據權利要求1所述的耐高溫酵母菌株，其特徵在於其^SrDNAD1/D2區域的基因序列為SEQIDNO.1所示的核苷酸序列。3.根據權利要求1所述的耐高溫酵母菌株，其特徵在於其5.8S+ITS區域的基因序列為SEQIDNO.2所示的核苷酸序列。4.權利要求1所述的耐高溫酵母菌株在發酵生產乙醇中的應用。5.根據權利要求4所述的耐高溫酵母菌株在發酵生產乙醇中的應用，其特徵在於利用葡萄糖、蔗糖、纖維二糖、麥芽糖、木糖、木糖醇、果糖、甘油、甘露醇中一種或幾種為碳源生產乙醇。6.根據權利要求4所述的耐高溫酵母菌株在發酵生產乙醇中的應用，其特徵在於利用木質纖維素髮酵生產乙醇。7.根據權利要求4所述的耐高溫酵母菌株在發酵生產乙醇中的應用，其特徵在於利用糖蜜發酵生產乙醇。8.權利要求1所述的耐高溫酵母菌在生物工程及分子生物學改造用於發酵生產乙醇過程中的應用。全文摘要本發明公開了一種耐高溫酵母菌及其應用，該耐高溫酵母菌Ogataeasp.WXT3已保藏於中國典型培養物保藏中心，其保藏編號是CCTCCNOM2011108；本發明的酵母菌是從土壤中篩選出來的，該菌株能在25～48℃溫度下發酵生產乙醇，且乙醇產率高，可發酵利用的碳源範圍廣，特別適用於木質纖維素同步糖化發酵(SSF)工藝製備乙醇的過程中，能夠有效降低纖維素酶的使用量，從而降低了纖維素乙醇的生產成本。文檔編號C12N1/16GK102492634SQ201110422929公開日2012年6月13日申請日期2011年12月16日優先權日2011年12月16日發明者嚴金平,伊日布斯,張緒,王喬平申請人:昆明理工大學