葡萄糖对Starmerella bacillaris香草醛耐受能力的影响

分析典型酚类抑制剂香草醛对酵母Starmerella bacillaris R5生长和产乙醇的影响,同时分析改变葡萄糖的质量分数对其生长和发酵性能的影响。结果表明在3 g/L香草醛质量浓度下,将培养基中的葡萄糖质量分数从2%提高至6%可将延滞期缩短25.92%,比生长速率提高82.1%,乙醇转化率提高17.88%。进一步分析表明葡萄糖质量分数的提高还使含有活性氧的细胞比例增加、膜渗透率及胞内H2O2含量降低。过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的活性分别提高58%、35.5%和2.3倍,胞内甘油质量浓度提高1.82倍。另外与糖代谢相关的丙酮酸激酶活性降低54.5%,己糖激酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性提高4.16倍和11.8倍,NADPH浓度提高19.4%,己糖激酶、6-磷酸果糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、乙醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶、醛酮还原酶基因水平分别上调4.6、2.5、13.9、12.2、17.5、34.8、34.9倍。葡萄糖质量分数的增加主要是通过提高细胞内抗氧化酶的活性,减弱氧化损伤,为酵母提供更多的腺苷三磷酸以及还原力以应对胁迫环境,从而提高乙醇的转化速率。本研究结果可为进一步利用S. bacillaris产纤维素乙醇提供新思路。

过表达长链鞘氨醇激酶基因LCB4提高酿酒酵母抑制物耐受性

木质纤维素预处理过程中产生的有毒副产物严重影响了纤维素乙醇发酵,提高酿酒酵母抑制物耐受性是提高纤维素乙醇发酵效率的有效方法。文中通过过表达LCB4基因,研究了重组菌株S288C-LCB4在乙酸、糠醛和香草醛胁迫下的细胞生长和乙醇发酵性能。结果表明,LCB4过表达菌株在分别含有10 g/L乙酸、1.5 g/L糠醛和1 g/L香草醛的平板中生长均优于对照菌株;在分别含有10 g/L乙酸、3 g/L糠醛和2 g/L香草醛的液体乙醇发酵过程中,重组菌株S288C-LCB4乙醇发酵产率分别为0.85 g/(L·h)、0.76 g/(L·h)和1.12 g/(L·h),比对照菌株提高了34.9%、85.4%和330.8%;且糠醛和香草醛胁迫下发酵时间分别缩短了30 h和44 h。根据发酵终点发酵液代谢物分析发现重组菌株比对照菌株产生了更多甘油、海藻糖和琥珀酸,这些物质有利于增强菌株的抑制物耐受性。综上所述,LCB4基因过表达可显著提高酿酒酵母S288C在乙酸、糠醛和香草醛胁迫下的乙醇发酵性能。