具高乙醇耐受力酵母菌的选育及其在猕猴桃果酒中的应用

以呼市周边各旗县果园的果实和土壤中筛选出的具有乙醇耐受力酵母菌株HJ-1为实验菌株,猕猴桃为原料,探究了猕猴桃果酒的发酵工艺。通过紫外诱变处理后经TTC法筛选、杜氏小管筛选等四级筛选,挑选正向突变酵母菌株,并应用于猕猴桃果酒发酵。后经单因素实验与正交实验,研究了发酵温度、接种量、初始p H等因素对猕猴桃果酒品质的影响。经紫外诱变最终筛得一株高乙醇耐受力正向突变菌株HJ-1E,其乙醇耐受力可达18%vol,产酒精能力为11.9%vol。猕猴桃果酒生产的最佳工艺为菌株接种量3.5%,初始p H5.7,SO2添加量70 mg/L,发酵温度为21℃。诱变所得正向突变菌株HJ-1E在此发酵条件下生产的猕猴桃果酒果香浓郁,酒体醇厚,酒精度为13.3%vol,为猕猴桃果酒的酿造提供了参考。

细胞膜对酿酒酵母乙醇耐受性影响的研究进展

酿酒酵母因其发酵工艺成熟主要被用于燃料乙醇生产及酿造行业。然而发酵过程中乙醇积累对酵母细胞的毒害是限制乙醇产量的主要因素之一,乙醇积累引起的细胞膜变化是研究酵母细胞乙醇耐受性的重要方面。该文介绍了乙醇对酵母细胞膜的作用机理,以及膜脂质,膜蛋白,膜特性与乙醇耐受性之间的关系,提出了细胞膜在酵母乙醇耐受方面所起的重要作用。

脂肪酸对酿酒酵母乙醇耐受性的影响

酿酒酵母乙醇发酵的主要产物是乙醇,乙醇的积累使得酵母的环境恶化,在发酵工业中,虽然酵母菌相对于细菌来说具有较高的乙醇产率和乙醇耐受性,但是也具有一个耐受极限。通过在培养基中添加脂肪酸对细胞膜组分的改造,研究脂肪酸对酵母乙醇耐受性的影响,发现几种脂肪酸的适宜添加量分别为:油酸0.5g/L、棕榈酸1.0g/L、硬脂酸1.34g/L。最后通过发酵试验发现,脂肪酸在提高乙醇耐受性的同时还会增加乙醇产量,其中硬脂酸的影响更为明显一些。

一株高乙醇耐受的嗜热细菌Anoxybacillus sp.WP06的性质研究

厌氧芽孢杆菌属(Anoxybacillus)的菌株WP06是一株兼性厌氧的嗜热细菌,能利用木糖、阿拉伯糖和葡萄糖等产生乙醇。不像绝大多数嗜热细菌,WP06菌株在高温下表现出极高的乙醇耐受力,60oC时在8%的乙醇胁迫下才出现生长抑制现象,15%的乙醇胁迫下仍能生长,是目前已知的乙醇耐受力最高的嗜热细菌。WP06菌株突破了人们对高温下细菌耐受乙醇浓度的极限认识,是研究高温下乙醇耐受机制的良好出发菌株。

提高Pichia stipitis乙醇耐受和抑制剂耐受能力的菌种驯化

为实现对汽爆预处理玉米秸秆未脱毒直接酶解和发酵产乙醇,对Pichia stipitis菌种进行提高乙醇耐受和抑制剂耐受能力的驯化。通过逐步提高底物葡萄糖浓度和发酵抑制剂浓度的方法,Pichia stipitis的乙醇和抑制剂耐受能力得到明显提高。结果表明:驯化菌株能在36h内将188.96g/L的葡萄糖代谢完全,乙醇浓度达到88.39g/L,乙醇产率为0.47g/g,达到理论值的92.2%;在含有不同浓度梯度的糠醛模拟水解液中,驯化菌株能耐受的最高糠醛浓度达到5.34g/L,乙醇产率0.45g/g,占理论值87.8%。利用该驯化菌株可进一步开展对未脱毒汽爆酶解液直接发酵研究工作。

酿酒酵母的乙醇耐受性分子机理与全转录工程

研究酿酒酵母对乙醇耐受性的机理,对于发展乙醇生产有重要意义。酿酒酵母乙醇耐受性涉及到基因组水平上许多基因的复杂的相互作用,已知许多影响细胞膜的完整性和通透性、细胞壁结构、蛋白质构象,以及糖和氨基酸等的吸收等基因都与乙醇耐受性有关,与乙醇诱导相关的基因往往也与其他的环境因素如渗透压、热激、化学毒性、氧化压力等诱导的基因有关或重叠。因此,从基因转录动力学研究酿酒酵母乙醇耐受性并通过全转录工程构建乙醇耐受性工程菌已成为重要的研究热点。该文对近年来酿酒酵母乙醇耐受性分子机理以及全转录工程构建工程菌的研究作一综述,旨在为了解酵母乙醇耐受性机理和培育乙醇耐受性高产酵母菌株提供参考。

适应性进化技术选育优良乙醇耐受性能Millerozyma farinosa

为提高白酒品质,以筛选自特香型白酒酒醅中的菌株Millerozyma farinosa NCUF 304.1为原始菌株,进行乙醇耐受适应性进化研究,获得1株高乙醇耐受性菌株M.farinosa NCUF 304.1-1(最高可耐受13%乙醇体积分数)。分析8%乙醇对出发菌株和进化菌株的生长情况、细胞膜及其细胞表面结构的影响。结果表明,相比原始菌株,在8%乙醇的胁迫下,M.farinosa NCUF 304.1-1的生长延滞期明显缩短,生物积累量显著增加,细胞内泄漏物含量明显减少,且其细胞膜和细胞表面结构完整性提高。另一方面,M.farinosa NCUF 304.1-1细胞内丙二醛含量显著降低19.5%,抵抗氧化损伤能力明显增加。这表明M.farinosa NCUF 304.1-1是1株既具有高乙醇耐受性又具备较高抗损伤能力的菌株。这一性质有助于提高M.farinosa应用于酒类酿造降解生物胺,对提高酒的品质及质量安全具有积极意义。

不同营养添加物对黄酒酵母的乙醇耐受及发酵性能的影响

通过乙醇定向驯化获得1株可耐受乙醇体积分数为20%的黄酒酿酒酵母Et 20。研究了不同浓度的脂肪酸、氨基酸、无机盐离子、海藻糖和肌醇对Et 20乙醇耐受性及发酵性能的影响。几种添加物都能不同程度地提高Et 20的乙醇耐受性及发酵性能。不同添加物对提高Et 20的乙醇耐受性效果如下:脂肪酸>氨基酸>无机盐>海藻糖>肌醇;对发酵性能的促进作用则是:海藻糖>脂肪酸>氨基酸>无机盐>肌醇。10%乙醇胁迫下,添加海藻糖可提高39.04%的发酵强度,对提高菌株的乙醇耐受性则不突出,仅可提高15.81%的菌株生物量;促进发酵效果仅次于海藻糖的硬脂酸不仅可提高26.13%的发酵强度,还可提高40%的菌株生物量。

海藻糖与酿酒酵母乙醇耐受性相关性的研究进展

酿酒酵母应用领域较广,在发酵过程中高浓度酒精通过破坏其细胞结构,增加酿酒酵母细胞膜通透性,胞内成分外泄,从而导致酿酒酵母活性下降。海藻糖在酿酒酵母细胞中作为保护剂,能够维持细胞膜完整性,保护菌体蛋白和核酸物质,增强酿酒酵母乙醇耐受性。该文主要论述内源海藻糖以及外源海藻糖与酿酒酵母乙醇耐受性的关系,旨在为提高酿酒酵母的乙醇耐受性提供参考。

过表达INO1基因提高酿酒酵母乙醇耐受性

为获得燃料乙醇生产菌株,通过基因工程改造,构建能够利用能源甘蔗汁发酵、乙醇产率高的酿酒酵母工程菌株。即过表达肌醇-3-磷酸合成酶基因ino1,敲除kanMX抗性基因,获得重组菌。对过表达菌株的乙醇耐受性进行分析。利用甘蔗汁进行发酵培养,采用气相色谱(GC)对发酵产物乙醇进行检测。结果显示过表达菌株YI2-1能够耐19%(V/V)的乙醇,利用20oBx甘蔗汁厌氧发酵乙醇积累量为13.10%(V/V),较出发菌提高了8.55%。而过表达菌株YI2-1△KP的最大乙醇积累量为13.17%(V/V),较出发菌提高了9.16%。研究表明通过过表达酿酒酵母ino1基因能够有效提高菌株细胞活力、乙醇耐受性。构建的工程菌可利用甘蔗汁发酵,具有较高的乙醇产量。

黄水芽胞杆菌抗逆性潜力挖掘及乙醇耐受机制分析

黄水芽胞杆菌(Bacillus aquiflavi)3H-10分离自浓香型白酒的黄水,是我国四川省宜宾地区首株酿酒微生物新种菌株,具有较好的产蛋白酶活力且菌种安全性风险较低,在白酒发酵过程中具有潜在应用价值。为了进一步挖掘该菌株的抗逆性潜力,从乙醇、酸、碱、NaCl和温度等方面对菌株开展特性研究,并从基因层面探究其抗逆性潜在机制。结果表明,菌株可在4%乙醇环境生长,对乙醇具有一定耐受性,推测菌株对乙醇的耐受性是其与环境适应性进化的结果。基因分析发现,菌株含有数量较多的热休克蛋白编码基因,使菌株在乙醇胁迫环境中能够产生应激反应,减弱乙醇对细胞的毒害作用;菌株基因组中含有完整的乙醇代谢途径,可将乙醇依次氧化生成乙醛和乙酸,后者进入柠檬酸循环,最终生成二氧化碳和水。因此,丰富的热休克蛋白与完整的乙醇代谢途径是菌株耐受乙醇的主要原因。

基于常压室温等离子体诱变提高马克斯克鲁维酵母的乙醇耐受性

为满足高温高浓度乙醇发酵对发酵菌株耐高乙醇浓度、耐高温的要求,本文以前期筛选出的高温马克斯克鲁维酵母菌株KM-1为出发菌株,对其进行常压室温等离子体(ARTP)诱变以提高其乙醇耐受性。细胞经诱变后,利用含乙醇平板初筛选出86株生长良好的突变菌株,再利用含4%(V/V)乙醇的5%YPD培养基进行了液体培养复筛,大部分突变菌株的生长能力优于出发菌株。选择5株生长优秀的突变菌株进行了摇瓶发酵,结果表明,在45℃、利用含3%(V/V)初始乙醇浓度的15%YPD培养基进行发酵的条件下,5株突变菌株的发酵结果均优于出发菌株,24h内的乙醇积累量比出发菌株提升37.9%~47.5%。本研究结果表明马克斯克鲁维酵母的耐乙醇能力可通过ARTP诱变进行提升,为高温高乙醇发酵提供了潜在菌株资源。

耐受高浓度乙醇酿酒酵母的定向驯化及其在桑葚果酒中的应用初探

发酵过程中酿酒酵母的耐受性能会影响乙醇的产量和酒的品质。为提高酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对乙醇的耐受性、增加乙醇的产量,该研究采用定向驯化的方法,从酿酒酵母出发,逐步提升生长环境中的乙醇浓度驯化获得一系列耐受不同乙醇浓度的菌株;再通过2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride,TTC)法初筛、杜氏小管法复筛分别筛选出耐受10%、15%、20%、22%(体积分数)乙醇的菌株104、151、202、221;进一步在发酵培养基中对上述菌株进行产酒精能力测试,发现菌株221发酵液酒精度为7.93%vol,菌株202发酵液酒精度为8.03%vol,相比出发菌株分别提高了10.4%和11.8%;最后将上述菌株应用于发酵桑葚果酒,菌株221酒精度达到了15.07%vol,相比出发菌株增加了49.8%。该研究得到的耐受高浓度乙醇的酿酒酵母有助于提升乙醇产量,丰富菌种资源,同时为酿酒酵母乙醇耐受性的深入研究奠定基础。

酿酒酵母乙醇耐受性机理研究进展

酿酒酵母(Sacchromyces cerevisiae)一直是主要的生物乙醇和酿酒业发酵菌株,具有发酵速度快、乙醇产量高特性。然而,产物乙醇积累造成的毒性效应是限制乙醇产量的主要因素之一,研究酿酒酵母乙醇耐受性为解决这一工业难题奠定了理论基础。本文从乙醇对酵母细胞生理、细胞结构和组分的影响,以及酿酒酵母乙醇耐受性的遗传基础方面综述了酿酒酵母乙醇耐受性机理的研究进展。

麦角甾醇对酿酒酵母乙醇产率和耐受性的作用(英文)

研究了培养基中添加不同浓度的麦角甾醇对酿酒酵母生长、乙醇生产和乙醇耐受性的影响。麦角甾醇添加浓度依次为0(对照组)、10、20、30、40和50mgL-1。结果显示,添加20和30mgL-1的麦角甾醇能较快的促进细胞的生长,是对照组生长速率的1.06和1.15倍;当麦角甾醇浓度为20、30和40mgL-1时,与未添加麦角甾醇组相比,乙醇产量提高了10.1%～23.5%;然而,在整个实验过程中观察到麦角甾醇在对乙醇耐受性方面的作用不显著。通过此次单因子实验,麦角甾醇在发酵培养基中的推荐剂量为20～30mgL-1。

利用人工锌指文库选育高乙醇耐受性工业酵母菌株

选育高乙醇耐性的酿酒酵母菌株对提高燃料乙醇的发酵效率具有重要意义。锌指蛋白广泛存在于多种生物中,对基因的转录和翻译起重要的调节作用。利用人工设计的锌指蛋白可定向设计锌指序列及其排列顺序,实现对细胞内多个基因的全局调控。由于与环境胁迫反应相关的基因很多,因此可利用人工锌指蛋白技术获得耐受性提高的微生物重组菌。文中将人工锌指文库转入到酿酒酵母模式菌株S288c,选育了具有高乙醇耐受性的重组菌株M01,并分离了与乙醇耐受性提高相关的人工锌指蛋白表达载体pRS316ZFP-M01,转入工业酿酒酵母Sc4126,在含有不同浓度乙醇的平板上,工业酵母Sc4126的重组菌株表现出显著的耐受性提高。在高糖培养基(250 g/L)条件下进行乙醇发酵,发现重组菌的乙醇发酵效率明显快于野生型,发酵时间提前24 h,且发酵终点乙醇浓度提高6.3%。结果表明人工锌指文库能够提高酵母的乙醇耐受性,为构建发酵性能优良的酵母菌种奠定了基础。

酿酒酵母乙醇耐受性的研究进展

生物乙醇作为一种可再生的清洁能源,正在引起人们的广泛关注。酿酒酵母是乙醇生产中最常用的发酵菌株,但是乙醇耐受性往往成为限制酿酒酵母菌乙醇产量的重要因素。选育耐受高浓度乙醇的酵母菌株对于提高乙醇产率具有重要意义。然而传统的菌株改良方法具有育种周期长,突变方向不定等缺点。主要综述了近年来国内外对酿酒酵母菌耐受乙醇的分子生物学机理方面的研究成果,进而总结了提高酿酒酵母乙醇耐受性的基因工程、代谢工程。

1株非酿酒酵母2-苯乙醇合成规律及相关特性的初步研究

2-苯乙醇是酿酒酵母的一种重要群体感应信号分子,作为一种芳香醇类物质,其对葡萄酒香气有重要贡献,其合成情况及调控机制在酿酒酵母中研究很多,在非酿酒酵母中研究较少。这不利于了解混菌发酵体系中由2-苯乙醇引发的非酿酒酵母和酿酒酵母间生理和代谢交互作用及对葡萄酒风味的影响。该研究利用限制氮源培养基筛选到1株具有二型态转换的非酿酒酵母Mp-57。采用气相色谱法鉴定和检测Mp-57菌株培养液中的2-苯乙醇,进一步测定并分析2-苯乙醇合成规律。首先,Mp-57菌株2-苯乙醇合成具有细胞密度依赖性,只有在细胞密度达到107CFU/mL时,培养液中才可检测到2-苯乙醇,其细胞密度阈值与酿酒酵母相同。其次,2-苯乙醇合成速率变化曲线呈钟形,即开始时合成速率随培养时间延长不断增加,对数末期达到最大值,然后迅速降低。这种合成速率变化规律导致上清液中2-苯乙醇含量从开始不断增加,到静止期末期达到高峰并维持在高含量水平。与过去研究不同的是,非酿酒酵母Mp-57的2-苯乙醇合成能力更强,显著高于酿酒酵母Ds。最后考察2-苯乙醇对Mp-57及Ds发酵相关性状的影响时,发现2-苯乙醇类似信号分子,以剂量依赖方式影响Mp-57及Ds的生长,即浓度为50μmol/L时促进菌体生长,浓度为500μmol/L时抑制菌体生长。且50μmol/L的2-苯乙醇能提高Mp-57及Ds对乙醇的耐受能力,并对Mp-57生物被膜形成也具有显著促进作用。以上研究结果可为混菌发酵体系内非酿酒酵母和酿酒酵母之间互作机制研究提供理论依据和实验菌株。

适合青梅醋酿造的醋酸菌选育

以腐烂的青梅为筛菌对象,采用平板分离、产酸定性和青梅果醋发酵实验筛选出一株产酸能力强的热带醋酸杆菌(Acetobacter tropicalis)J-27。进一步采用常压室温等离子体(atmosphericand room temperature plasma,ARTP)诱变技术和高通量筛选(high-throughput screening,HTS)相结合的方法,获得了1株具有高耐酸性且酿造后具有典型青梅醋风味的醋酸菌J-2736。用该菌株进行青梅醋发酵实验,发酵结束时总酸质量浓度为62.47 g/L,且菌株对乙醇、乙酸耐受性良好,可以耐受体积分数10%的乙醇和40 g/L的乙酸。对青梅醋中的风味物质进行分析,其中醇类物质、酯类物质和羧酸类物质质量分数较高,分别占挥发性风味物质的11.7%、36.0%和45.9%。因此选育的热带醋酸杆菌J-2736能够较好适应青梅的高酸特性,具有工业应用的可行性。

用基因组改组技术改良发酵木糖酵母Candida tropicalis XY-19的耐乙醇性能

Candida tropicalis XY-19是一株具有优良乙醇发酵性能的发酵木糖酵母,其发酵葡萄糖产乙醇性能与目前酒精工业生产菌种--安琪酒精酵母相近,但XY-19的耐乙醇性能远比安琪酒精酵母差,XY-19在含有超过7%(v/v)乙醇的培养基中不能生长。以XY-19为出发菌株,经紫外线诱变获得了5株能在7.5%(v/v)乙醇的培养基中旺盛生长的突变株,经Co-60诱变获得了8株能在含8%(v/v)乙醇的培养基中旺盛生长的突变株。然后,以紫外线诱变得到的5株菌和Co-60诱变得到的8株菌及耐乙醇性能较好的酿酒酵母(S.cerevisae Angel,S.cerevisae4608和S.cerevisae172)为出发菌株,经过4轮Genome shuffling结合木糖乙醇梯度平板的筛选,获得了4株(G3-13,G3-18,G3-57和G3-60)能够在12%乙醇平板上生长的菌株,其乙醇耐受性比野生菌株XY-19提高了71%,为将XY-19进一步开发成纤维质乙醇发酵的生产菌种奠定基础。本研究结果进一步体现了Genome shuffling技术在改良如乙醇耐受性等多基因控制性状上的突出优势,为工业生产菌种的快速有效改良提供了一种有效的方法。