[发明专利]一种利用木糖发酵生产乙醇的好食脉孢菌株

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产乙醇的方法，尤指一种能够利用木糖发酵生产乙醇的菌株，具体地指一种发酵木糖生产乙醇的好食脉孢菌（Neurospora sitophila）YYH101。

背景技术

随着世界人口的增长，用淀粉和糖类等粮食作物生产乙醇的发展受到限制，而木质纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源，且大部分还未能被有效利用，因此，利用木质纤维素生产乙醇是有效利用可再生清洁能源的首选。在传统的生物乙醇生产中，以葡萄糖为主的六碳糖易于被微生物发酵生成乙醇，然而占总糖量40%的木糖却不易于被其利用。因此，木糖难以发酵生产乙醇的瓶颈问题制约着燃料乙醇的工业化发展。

木质纤维素是地球上储量最丰富的多糖类物质，是植物体的重要组成成份，主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。在半纤维素被降解后，其水解产物中，90%以上是木糖。而木糖是木质纤维素原料水解产物中的一种五碳糖，是除了葡萄糖之外来自可再生生物质资源最为丰富的单糖，木糖的有效利用是木质纤维素物质转化生产乙醇的关键环节之一。因此，筛选有效利用木糖转化生产乙醇的菌株是实现木质纤维素燃料乙醇发酵工业化的必要条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种可代谢木糖的好食脉孢菌（Neurospora sitophila）YYH101，该菌能以木糖为底物单一发酵生产乙醇。

本发明所述的好食脉孢菌（Neurospora sitophila）YYH101，已于2013年5月27日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏单位地址：中国武汉武汉大学，保藏编号为CCTCC NO：M2013234。

本发明菌株YYH101具有如下性质：

形态特征：本发明菌株YYH101于30℃在PDA固体培养基平板上生长，菌落最初为白色、粉粒状（见图1A），逐渐变为淡黄色、绒毛状（见图1B）。菌丝蔓延生长，透明，有横隔，多核。在气生菌丝顶端形成链状分生孢子，分生孢子形成后菌丝成为淡黄色绒毛状，孢子串生，球形或卵圆形，呈桔红或橙红色。

在扫描电子显微镜下可以更加清晰观察到本发明菌株YYH101的个体形态，在成熟后分生孢子多聚成团块，覆盖在菌落上，可见孢子表面有皱摺（见图2）。

生理生化特征见下表1：

表1 本发明菌株YYH101的生理生化特征结果表

注：“+”表示阳性，“-”表示阴性

用SDS法提取本发明菌株的总DNA，采用通用引物ITS1/ITS4进行PCR扩增，扩增片段测序，得到的ITS序列通过BLAST比对从GenBank搜索与该菌株比较接近的菌株，采用Clustal X软件进行序列比对，利用MEGA4.1软件中的Neighbor-Joining法构建系统发育树。结合形态和生理生化特征的检测结果以及ITS分析确定本发明菌株的种属关系，经筛选得到的本发明菌株为脉孢真菌，通过形态观察和生理生化特征反应和ITS序列分子鉴定，确定本发明菌株为好食脉孢菌（Neurospora sitophila）一个新种，命名为好食脉孢菌（Neurospora sitophila）YYH101（见图3）。

将本发明菌株YYH101以1%-2%的接种量接入木糖基础培养基中，可发酵木糖生产乙醇。从影响本发明菌株发酵乙醇的环境因子，即木糖浓度、发酵温度、发酵时间、转速等方面研究其发酵特性，得到木糖发酵的工艺条件为：木糖浓度10-20g/L、发酵温度25-35℃、发酵时间48-96h、转速120-140r/min。以木糖为唯一碳源进行乙醇发酵正交试验，优化发酵条件，确定发酵的最佳条件为：木糖浓度为20g/L、发酵温度为25℃、发酵时间为96h、转速为140r/min。

本发明菌株YYH101是对木糖有单一发酵能力的天然菌株，不仅很好地解决了木糖不可发酵性，从而降低生物质燃料乙醇转化成本，更可以为后续在此基础上进一步优化改良高效乙醇转化菌奠定基础，为直接利木质纤维素降解产物发酵生产乙醇提供了可能性，为解决目前木质纤维素原料生产燃料乙醇过程中纤维素和半纤维素的共利用提供了技术支持。

好食脉孢菌在以往的菌种资源描述中，仅描述了其发酵豆渣和麸皮产纤维素酶的功能，但没有说明其利用木糖转化乙醇的特性。因此，该性质的发现对该微生物的应用领域有了新有研究方向。

附图说明

图1是本发明菌株在PDA固体培养基上培养的菌落特征照片。

图2是本发明菌株的扫描电镜照片。