[发明专利]在含乙酸的环境中快速利用五碳糖的混菌体系

说明书

技术领域

本发明涉及发酵技术领域，具体涉及在抑制剂存在下五碳糖、六碳糖共 发酵的混菌体系，尤其是在含乙酸的环境中快速利用木糖的混菌体系。

背景技术

由于化石资源的过度使用产生了严重的环境问题和社会问题，迫切需要 开发清洁、环保的可再生能源，逐步替代传统的化石资源，以保证现代社会 的可持续发展。纤维素乙醇是一种具备以上特性的新能源，成为最有发展潜 力的能源替代品之一。纤维素乙醇的生产工艺是先将纤维素原料转化为可发 酵的糖类，再通过酵母发酵将糖类转化为乙醇的过程。由于木质纤维素的致 密结构具有顽抗性，必须对纤维素原料进行预处理来提高水解过程的效率。 然而，多数高效的预处理会有一些副产物的产生，如乙酸。乙酸对后续的微 生物发酵过程有非常严重的抑制作用。增强酵母对乙酸耐受性是突破限制因 素的有效途径，可以增强酵母在这些抑制剂存在下的乙醇生产能力。

目前，主要是通过基因工程和进化工程等手段提高酵母的耐受性。进化 工程是利用细胞自身的进化适应能力获得目标性状。近几年，基于已报道的 细胞对单一抑制剂的耐受机制，利用基因工程策略获得了一些对单一抑制剂 耐受能力增强的酵母菌株。

木糖是木质纤维素水解液中含量第二高的单糖。在以木质纤维素水解液 为原料的纤维素乙醇生产中，高效、充分的利用木糖是发酵菌株的必备特性。 在酿酒工业中广泛使用的菌株酿酒酵母因其较高的木质纤维素水解液抑制剂 耐受性、乙醇耐受性成为纤维素乙醇生产中的首选微生物，但是天然酿酒酵 母不能代谢木糖。因此，通过工程化改造酿酒酵母，获得能够高效代谢木糖 的酵母菌株是纤维素乙醇生产中的一个关键问题。通过将能天然代谢木糖的 微生物中的木糖还原酶途径或木糖异构酶途径引入到酿酒酵母中，目前已经 构建了很多能较好发酵木糖产乙醇的菌株，但是木糖的发酵效率还有待提高。

目前，基于基因工程、进化工程或者诱变等技术，可以获得一株对乙酸 有耐受性的酿酒酵母或者一株可以较快的代谢木糖的菌株，但是很难得到一 株既可以较快代谢木糖又耐受乙酸的酿酒酵母。在同一株菌内实现耐受性和 木糖代谢能力的提高，对于菌株代谢负担过重。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种在含乙酸的环 境中快速利用木糖的混菌体系，以解决酵母在乙酸抑制的情况下的木糖快速 利用的问题，实现酵母在抑制剂存在条件下五碳糖、六碳糖的共发酵。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种混菌体系，包括酵母菌株SyBE006和酵母菌株SyBE0036。

本发明所述混菌体系由乙酸耐受菌SyBE0036和另一株木糖利用菌 SyBE006组成，将混菌发酵引入纤维素水解液发酵中，将耐受性和木糖利用 的功能分配到不同的菌株，减轻了每株菌株的代谢负担，实现了相互合作， 功能互补。在解决纤维素预处理水解液中副产物乙酸对酵母发酵的抑制的同 时通过木糖利用菌实现五六碳糖的共利用。

在一个具体实施方案中，本发明采用酵母菌株SyBE006、酵母菌株 SyBE0036按不同比例混合培养在乙酸抑制的情况下发酵，结果显示虽然 SyBE0036单独培养也可快速消耗葡萄糖和快速生长，但是不能代谢木糖，不 可实现五六碳糖的共利用。而酵母菌株SyBE006与酵母菌株SyBE0036混菌培 养明显加快了发酵进程，提前利用木糖，都在30-40小时左右进入稳定期，消 耗尽全部葡萄糖，与单独培养的SyBE0036利用情况接近。混合培养的菌株， 消耗尽葡萄糖后，30-40小时左右开始立即代谢木糖。而单独培养的SyBE006 需要将近100小时才可以进入稳定期，消耗尽葡萄糖，开始利用木糖。表明酵 母菌株SyBE0036的添加可以明显加快发酵进程，缩短发酵时间，完成乙酸抑 制下的混糖发酵。而混菌培养的比例不是固定的，混合比例范围非常宽泛的。 即使添加极少量的SyBE0036都可以明显加快发酵进程，缩短发酵时间。

作为优选，所述菌株SyBE006与菌株SyBE0036的浓度比为1:49～49:1。

更优选的，所述菌株SyBE006与菌株SyBE0036的浓度比为1:1。

本发明还提供了所述混菌体系在抑制剂存在下五碳糖、六碳糖共发酵中 的应用发酵木质纤维素水解液中的应用。

其中，作为优选的，所述抑制剂为乙酸。

作为优选的，所述五碳糖为木糖，所述六碳糖为葡萄糖。