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        纖維素水解液中抑制劑對(duì)纖維二糖利用菌株發(fā)酵能力的影響

        2016-02-02 09:21:15胡夢(mèng)龍賀霖偉李炳志元英進(jìn)
        化學(xué)工業(yè)與工程 2016年2期

        胡夢(mèng)龍賀霖偉李炳志?元英進(jìn)

        (1.天津大學(xué)系統(tǒng)生物工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300072;2.天津大學(xué)化工學(xué)院天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心,天津300072)

        隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步,人類對(duì)能源的需求逐年增多,現(xiàn)有的礦物能源已經(jīng)愈發(fā)不能滿足人類需求,可再生能源越來(lái)越受到人類的重視[1]。木質(zhì)纖維素作為世界上最為豐富的生物質(zhì)資源之一,具有來(lái)源廣泛、可循環(huán)利用、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn),因此,利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?]。木質(zhì)纖維素乙醇的生產(chǎn)至少需要以下4個(gè)單元操作:預(yù)處理,酶解,發(fā)酵和分離單元[3]。在酶解和發(fā)酵的過(guò)程中,目前同步糖化發(fā)酵技術(shù)被廣泛應(yīng)用[4]。同步糖化發(fā)酵技術(shù)將酶解和發(fā)酵整合在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行,可以降低成本,簡(jiǎn)化操作,而且通過(guò)發(fā)酵及時(shí)消耗葡萄糖,提高糖化的效率和乙醇的產(chǎn)率[5]。纖維素酶是一種多組分的復(fù)合酶,在現(xiàn)有的纖維素酶制劑中,β-葡萄糖苷酶活性相對(duì)較弱,導(dǎo)致同步糖化發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)纖維二糖積累[6]。纖維二糖對(duì)纖維素酶具有明顯的抑制作用,極大地抑制了酶解的速率[7]。 因此,Galazka 等[8]將纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CDT1和β-葡萄糖苷酶BGL導(dǎo)入釀酒酵母中,構(gòu)建了一株可利用纖維二糖的釀酒酵母,可將纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)后水解,能夠有效地解除纖維二糖對(duì)酶解的抑制,提高乙醇的產(chǎn)率。同時(shí),通過(guò)將纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、β-葡萄糖苷酶和木糖代謝路徑引入釀酒酵母后,獲得的重組菌株可用于解除葡萄糖對(duì)木糖的抑制效應(yīng),實(shí)現(xiàn)五六碳糖共利用[9]。因此,將纖維二糖利用菌株應(yīng)用于木質(zhì)纖維素乙醇的工業(yè)生產(chǎn)中,可以有效地降低乙醇生產(chǎn)成本,提高乙醇的生產(chǎn)效率。

        但是由于木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理的過(guò)程中條件多采用高溫高壓,導(dǎo)致一系列對(duì)微生物細(xì)胞有毒性作用的副產(chǎn)物產(chǎn)生[10]。這些副產(chǎn)物主要是來(lái)源于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解,對(duì)酵母的生長(zhǎng)具有抑制作用,會(huì)降低酵母的乙醇產(chǎn)率和最終得率[11]。根據(jù)這些副產(chǎn)物的性質(zhì)與來(lái)源,通常將這些抑制劑分為3大類,包括呋喃類、酚類和弱酸類物質(zhì)[12]。在纖維素水解液中,這3大類抑制物大多都是同時(shí)存在,會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生明顯的協(xié)同抑制作用[13]。本研究選取糠醛、苯酚和乙酸分別作為呋喃類、酚類和弱酸類抑制劑的代表進(jìn)行研究。

        目前釀酒酵母菌株在以葡萄糖為碳源條件下對(duì)抑制劑的耐受性研究較多,但是纖維二糖利用途徑作為一個(gè)外源的代謝途徑,在纖維二糖為碳源條件下釀酒酵母菌株對(duì)抑制劑的耐受性還鮮有研究。纖維二糖利用菌株能否在抑制劑存在的條件下正常利用纖維二糖,對(duì)其在纖維素乙醇工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常重要。本研究選取本實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的一株經(jīng)過(guò)基因改造的、可以高效利用纖維二糖的工業(yè)背景菌株,在外加抑制劑的條件下分別以纖維二糖或葡萄糖作為碳源進(jìn)行限氧發(fā)酵,研究了糠醛、苯酚、乙酸3種單一抑制劑以及復(fù)合抑制劑對(duì)纖維二糖發(fā)酵的影響,旨在為纖維二糖利用菌株在工業(yè)乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ),降低乙醇的生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 菌種

        重組釀酒酵母菌株SyBE001603,由本實(shí)驗(yàn)室保藏。它以安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)的安琪酵母(產(chǎn)品編號(hào)為80000012)為出發(fā)菌株,通過(guò)引入外源的纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CDT1基因和β-葡萄糖苷酶BGL基因,以獲得快速纖維二糖利用能力。

        1.2 培養(yǎng)基

        液體YPD培養(yǎng)基:酵母浸粉10 g/L,蛋白胨20 g/L,葡萄糖 20 g/L。

        液體 YPC培養(yǎng)基:酵母浸粉 10 g/L,蛋白胨20 g/L,纖維二糖 20 g/L。

        固體YPD培養(yǎng)基:酵母浸粉10 g/L,蛋白胨20 g/L,葡萄糖 20 g/L,瓊脂粉 20 g/L。

        固體 YPC培養(yǎng)基:酵母浸粉 10 g/L,蛋白胨20 g/L,纖維二糖 20 g/L,瓊脂粉 20 g/L。

        培養(yǎng)基均采用121℃高溫滅菌20min。

        1.3 乙醇發(fā)酵

        抑制劑的添加:在發(fā)酵接種前將糠醛、苯酚、乙酸分別按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的濃度加入發(fā)酵培養(yǎng)基中,對(duì)照組不添加抑制劑。加入乙酸后,為了保證不同乙酸濃度發(fā)酵液pH值的一致性,培養(yǎng)基初始pH值用無(wú)菌的10 mol/L NaOH調(diào)成pH值5.5。

        纖維二糖發(fā)酵:用接種環(huán)從平板上挑取釀酒酵母單菌落,接種到含3 mL YPC培養(yǎng)基的試管中,30℃,220 r/min培養(yǎng)24 h后,將一級(jí)種子以初始OD600=0.2轉(zhuǎn)接到含有50 mL YPC培養(yǎng)基的250 mL搖瓶中,30 ℃,200 r/min培養(yǎng) 12 h。 按照初始 OD600=1.0,取相應(yīng)體積的二級(jí)種子培養(yǎng)液,4 000 r/min離心5min收集細(xì)胞,將細(xì)胞接種到裝有50 mL YPC培養(yǎng)基的100 mL細(xì)口三角瓶中,瓶口用插有針頭的3號(hào)橡膠塞密封,34℃,150 r/min限氧培養(yǎng)。

        葡萄糖發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基采用液體YPD培養(yǎng)基,其余方法同纖維二糖發(fā)酵。

        1.4 細(xì)胞密度與發(fā)酵產(chǎn)物測(cè)定

        菌株生長(zhǎng)情況通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光值,吸收波長(zhǎng)為600 nm。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)10 000 r/min離心5min后取上清液,通過(guò)高效液相色譜測(cè)定纖維二糖、葡萄糖和乙醇的濃度。液相色譜條件為:Bio-Rad Aminex HPX-87H 色譜柱,Waters 1515高壓泵,Waters 2414示差檢測(cè)器,色譜柱柱溫控制在65℃,檢測(cè)器溫度控制在50℃,流動(dòng)相采用5mmol/L的硫酸,流速控制在 0.6 mL/min。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 菌株對(duì)糠醛的耐受性研究

        Palmqvist等[14]的研究表明,糠醛會(huì)降低細(xì)胞的生物量、比生長(zhǎng)速率和乙醇的產(chǎn)率。預(yù)處理液中的糠醛含量根據(jù)纖維素原料的來(lái)源與預(yù)處理的方式的不同而變化,但大多在0.5~1.9 g/L的范圍內(nèi)[15]。本研究選取4個(gè)濃度梯度進(jìn)行研究,分別為0.5、1.0、2.0 和 3.0 g/L。

        由圖1可以看出,當(dāng)糠醛濃度為0.5 g/L時(shí),糠醛對(duì)菌株的纖維二糖消耗和乙醇生產(chǎn)影響不顯著。當(dāng)糠醛濃度高于0.5 g/L時(shí),隨著糠醛濃度的提高,菌株SyBE001603的發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng),當(dāng)濃度為3.0 g/L時(shí),菌株生長(zhǎng)24 h才進(jìn)入穩(wěn)定期,生長(zhǎng)速率明顯降低。隨著糠醛濃度的提高,菌株的纖維二糖消耗速率與不含有抑制劑的對(duì)照組相比分別降低了24.9%、40.0%、51.4%(表1),乙醇產(chǎn)率分別降低了26.1%、47.2%、65.7%,纖維二糖的利用和乙醇的生產(chǎn)得到明顯的抑制,但菌株在3.0 g/L的糠醛存在的條件下依然可以生長(zhǎng)發(fā)酵,具有一定的糠醛耐受能力。

        圖1 不同糠醛濃度對(duì)菌體生長(zhǎng)a),纖維二糖消耗b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.1 Influence of furfural concentration on cell growth a),cellobiose consumption b)and ethanol productivity c)

        如圖2所示,以葡萄糖為碳源進(jìn)行發(fā)酵時(shí),糠醛對(duì)菌株的生長(zhǎng)、糖耗和乙醇生產(chǎn)都有明顯的抑制。隨著糠醛濃度的升高,菌株的生長(zhǎng)速率和最大生物量都有明顯的降低。當(dāng)糠醛濃度超過(guò)0.5 g/L時(shí),發(fā)酵3 h后,葡萄糖的消耗量與不含糠醛的對(duì)照組相比分別降低了16.3%、36.9%和51.5%,菌株的耗糖能力受到糠醛的影響??啡?duì)酵母細(xì)胞的中心碳代謝相關(guān)的酶有抑制作用,而且可以抑制蛋白質(zhì)和RNA的合成,降解DNA[16]。而且糠醛會(huì)導(dǎo)致酵母細(xì)胞內(nèi)的活性氧積累,對(duì)細(xì)胞的線粒體膜、液泡膜、核染色質(zhì)和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架等產(chǎn)生損傷[17]。因此在纖維二糖和葡萄糖分別作為單一碳源時(shí),糠醛對(duì)菌株的生長(zhǎng)、糖利用以及乙醇的生產(chǎn)均會(huì)產(chǎn)生抑制,抑制程度均隨濃度的提高而增大。

        表1 3種單一抑制劑和復(fù)合抑制劑對(duì)菌株SyBE001603纖維二糖發(fā)酵的影響Table 1 Influence of three single inhibitor and multiple inhibitors on the cellobiose fermentation of strain SyBE001603

        圖2 以葡萄糖作為碳源時(shí),糠醛對(duì)菌株的生長(zhǎng)a),糖耗b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.2 Effect of furfural on cell growth a),glucose consumption b)and ethanol productivity c)when using glucose as the sole carbon source

        2.2 菌株對(duì)苯酚的耐受性研究

        酚類物質(zhì)的毒性與相對(duì)分子質(zhì)量和取代基位置有關(guān),相對(duì)分子質(zhì)量越小毒性越大[18]。本研究選擇相對(duì)分子質(zhì)量最小的苯酚作為酚類物質(zhì)的代表,選取4個(gè)濃度梯度進(jìn)行研究,分別為0.2、0.5、0.8和 1.5 g/L。

        由圖3可以看出,當(dāng)苯酚濃度低于1.5 g/L時(shí),苯酚對(duì)菌株的生長(zhǎng)和纖維二糖消耗基本沒(méi)有產(chǎn)生抑制,而且當(dāng)苯酚濃度低于0.8 g/L時(shí),細(xì)胞的生長(zhǎng)和纖維二糖利用略快于對(duì)照組,細(xì)胞的生物量也有所增加。而當(dāng)苯酚濃度為 1.5 g/L時(shí),菌株SyBE001603的生長(zhǎng)受到明顯抑制,與不含苯酚的對(duì)照組相比,纖維二糖消耗速率降低40.1%,乙醇產(chǎn)率降低45.5%(表1)。苯酚的加入對(duì)乙醇的得率有一定的影響,當(dāng)苯酚的濃度高于0.5 g/L時(shí),乙醇的得率均降至對(duì)照的91%左右。

        圖3 苯酚濃度梯度對(duì)菌體生長(zhǎng)a),纖維二糖消耗b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.3 Effect of phenol concentration on cell growth a),cellobiose utilization b)and ethanol productivity c)

        當(dāng)以葡萄糖作為碳源進(jìn)行發(fā)酵時(shí),苯酚濃度的提高對(duì)菌株產(chǎn)生了明顯的抑制。0.2 g/L的苯酚對(duì)菌株的生長(zhǎng)和生產(chǎn)沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響,當(dāng)苯酚濃度超過(guò)0.2 g/L時(shí),隨著濃度的提升,菌株的糖耗速率、乙醇產(chǎn)率和生物量均有明顯的下降,見(jiàn)圖4。

        圖4 以葡萄糖為碳源時(shí),不同苯酚濃度對(duì)菌體生長(zhǎng)a),葡萄糖利用b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.4 Influence of different phenol concentration on cell growth a),glucose consumption b)and ethanol productivity c)when using glucose as the sole carbon source

        菌株的最大生物量分別降低了3.5%、9.3%、29.7%。發(fā)酵3 h葡萄糖的消耗量分別降低了6.4%、21.4%、43.0%,乙醇的產(chǎn)量分別降低了22.3%、46.0%、59.8%。由此可見(jiàn),相比于以葡萄糖作為碳源,以纖維二糖作為碳源時(shí)菌株對(duì)苯酚的耐受能力有所增強(qiáng),而且在發(fā)酵過(guò)程中低濃度苯酚的存在反而促進(jìn)了細(xì)胞的生長(zhǎng)和纖維二糖利用。苯酚主要作用于細(xì)胞膜,通過(guò)破壞細(xì)胞膜的完整性,從而影響細(xì)胞膜的選擇性透過(guò)能力和胞內(nèi)的酶反應(yīng)環(huán)境[15]。苯酚的存在會(huì)降低細(xì)胞膜上脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量的比例,改變細(xì)胞膜的功能[19]。纖維二糖的轉(zhuǎn)運(yùn)主要通過(guò)細(xì)胞膜上的纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CDT1實(shí)現(xiàn),由此可推測(cè)低濃度苯酚存在時(shí),苯酚通過(guò)作用于細(xì)胞膜,可能會(huì)對(duì)細(xì)胞膜上的纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白產(chǎn)生影響,對(duì)纖維二糖由胞外向胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用,有利于纖維二糖的利用。

        2.3 菌株對(duì)乙酸的耐受性研究

        乙酸的存在會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞生物量的降低,影響菌株的生長(zhǎng)和發(fā)酵性能[20]。未解離的乙酸分子是脂溶性的,可以透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,進(jìn)入細(xì)胞后乙酸分子在胞內(nèi)解離,降低胞內(nèi)的pH值。為了保持胞內(nèi)的pH值平衡,ATPase水解ATP產(chǎn)生能量,將質(zhì)子泵出細(xì)胞以維持細(xì)胞內(nèi)pH值為中性[21]。同時(shí)胞內(nèi)的乙酸根離子不能被泵出胞外,在胞內(nèi)逐漸累積,對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制。乙酸在木質(zhì)纖維素水解液中廣泛存在,濃度多在1.6~4.4 g/L的范圍內(nèi)[15],因此本研究選用 0.5、1.0、1.5、2.5 和 4.0 g/L共5個(gè)濃度梯度進(jìn)行研究。

        由圖5可知,以纖維二糖作為碳源時(shí),隨著乙酸濃度的提高,菌株的生長(zhǎng)速率明顯降低,當(dāng)乙酸濃度為4 g/L時(shí),需要36 h才能將纖維二糖消耗完,菌株進(jìn)入穩(wěn)定期生長(zhǎng),發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)了3倍。菌株的最大生物量分別降低了12.1%、28.5%、41.2%、53.2%、57.7%,纖維二糖利用速率分別降低了10.1%、25.4%、40.3%、53.0%、75.5% (表1)。 由此可知,在纖維二糖作為碳源的條件下菌株對(duì)乙酸非常敏感,乙酸對(duì)菌株的纖維二糖利用能力有顯著的影響,乙酸濃度越高對(duì)菌株的抑制作用越強(qiáng)。

        當(dāng)把發(fā)酵碳源選為葡萄糖時(shí),乙酸濃度對(duì)生物量有明顯影響,見(jiàn)圖6。

        圖5 乙酸對(duì)菌體生長(zhǎng)a),纖維二糖利用b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.5 Effect of acetic acid on cell growth a),cellobiose utilization b)and ethanol productivity c)

        圖6 乙酸對(duì)菌體生長(zhǎng)a),葡萄糖利用b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.6 Influence of acetic acid on cell growth a),glucose utilization b)and ethanol productivity c)

        隨著乙酸濃度的提高,菌株的最大生物量分別降低了9.3%、11.5%、19.4%、25.7%、37.0%。但是在發(fā)酵過(guò)程中菌株的葡萄糖消耗速率卻有一定提高,加入乙酸后乙醇的最終濃度也都有1% ~2%的提高。Palmqvist等[10]的研究證明,當(dāng)細(xì)胞外乙酸濃度較低時(shí),乙酸可以刺激細(xì)胞產(chǎn)生ATP,促進(jìn)乙醇的產(chǎn)生。當(dāng)細(xì)胞外乙酸濃度較高的時(shí)候,細(xì)胞必須產(chǎn)生足量的ATP來(lái)維持胞內(nèi)的pH值,從而抑制細(xì)胞的生長(zhǎng),導(dǎo)致生物量的降低。由此可知,在以葡萄糖作為碳源的時(shí)候,菌株對(duì)乙酸有較強(qiáng)的耐受能力,盡管菌株的生物量得到了抑制,但是一定濃度乙酸(0.5~4.0 g/L)的存在促進(jìn)了葡萄糖的消耗和乙醇的產(chǎn)生。而在以纖維二糖作為碳源的時(shí)候,乙酸對(duì)菌株產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制作用。

        因此對(duì)乙酸的耐受能力成為菌株利用纖維二糖生產(chǎn)乙醇的一個(gè)限制因素。菌株的外源纖維二糖水解路徑主要包括纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和β-葡萄糖苷酶,本研究所選用的纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CDT1和β-葡萄糖苷酶GH1-1均來(lái)自粗糙脈孢菌[8]。纖維二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CDT1是一種依賴于質(zhì)子梯度的同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,在纖維二糖發(fā)酵過(guò)程中需要消耗較多的能量[22]。在細(xì)胞外乙酸存在的條件下,細(xì)胞需要消耗ATP將質(zhì)子泵出。同時(shí)在限氧條件下TCA循環(huán)沒(méi)有被激活,ATP的產(chǎn)生受限[23]。因此在限氧條件下乙酸對(duì)纖維二糖的代謝產(chǎn)生抑制,降低了菌株的纖維二糖代謝速率。提高纖維二糖利用菌株對(duì)乙酸的耐受能力,是纖維二糖利用菌株應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。在接下來(lái)的研究中,可以考慮通過(guò)選用依靠協(xié)同擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)纖維二糖的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 CDT2[22,24],減少轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的 ATP 消耗,或者選用纖維二糖磷酸化酶代替β-葡萄糖苷酶,減少纖維二糖代謝過(guò)程中的ATP消耗[25],來(lái)提高菌株對(duì)乙酸的耐受能力。

        2.4 菌株對(duì)復(fù)合抑制劑的耐受性研究

        在纖維素水解液中,呋喃類、酚類和弱酸類物質(zhì)大多是共同存在的,共同發(fā)揮抑制作用[10]。根據(jù)水解液中各類抑制劑的濃度[26]以及菌株對(duì)單一抑制劑的耐受能力,本研究選取3個(gè)濃度梯度:M1,糠醛 0.5 g/L,苯酚 0.2 g/L,乙酸 0.5 g/L;M2,糠醛1.0 g/L,苯酚 0.5 g/L,乙酸 1.0 g/L;M3,糠醛2.0 g/L,苯酚 0.8 g/L,乙酸 1.5 g/L。 在復(fù)合抑制劑存在的條件下,隨著抑制劑濃度的增加,菌株的各項(xiàng)生長(zhǎng)和生產(chǎn)指標(biāo)均有所下降,見(jiàn)圖7。

        圖7 復(fù)合抑制劑對(duì)菌體生長(zhǎng)a),纖維二糖利用b)和乙醇生產(chǎn)c)的影響Fig.7 Influence of multiple inhibitors on cell growth a),cellobiose utilization b)and ethanol productivity c)

        最大生物量分別降低了11.0%、25.5%、37.1%,纖維二糖消耗速率分別降低了10.4%、28.5%、58.9%,乙醇產(chǎn)率分別降低了 29.4%、33.7%、64.1%,乙醇得率分別降低了 5.5%、9.2%、11.9%(表1)。在復(fù)合抑制劑條件下,菌株的纖維二糖消耗速率、乙醇產(chǎn)率、乙醇得率均低于相同濃度的單一抑制劑條件。由此可見(jiàn),當(dāng)糠醛、苯酚和乙酸共同存在的時(shí)候,復(fù)合抑制劑表現(xiàn)出的是對(duì)菌株纖維二糖利用的協(xié)同抑制作用,協(xié)同抑制作用均強(qiáng)于單一抑制作用。在2.0 g/L糠醛、0.8 g/L苯酚、1.5 g/L乙酸3種復(fù)合抑制劑存在的條件下,菌株SyBE001603仍然可以將培養(yǎng)基中的纖維二糖消耗完全,展示了對(duì)復(fù)合抑制劑的耐受能力,可以作為底盤菌株進(jìn)一步改造,提高對(duì)抑制劑的耐受能力,有望應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中以提高纖維素乙醇的產(chǎn)率。

        3 結(jié)論

        綜上所述,本實(shí)驗(yàn)室保藏的基因工程重組酵母菌株SyBE001603,在纖維二糖作為單一碳源的條件下,可以分別耐受 3.0 g/L 糠醛、1.5 g/L 苯酚、4.0 g/L乙酸以及含有2.0 g/L 糠醛、0.8 g/L 苯酚、1.5 g/L乙酸的復(fù)合抑制劑。糠醛對(duì)菌株纖維二糖利用能力和葡萄糖利用能力均會(huì)產(chǎn)生抑制,抑制程度均隨濃度的提高而增大。苯酚對(duì)菌株的葡萄糖利用能力有明顯的抑制作用,但是低濃度的苯酚對(duì)菌株的纖維二糖利用有一定的促進(jìn)作用,高濃度的苯酚對(duì)菌株有毒害作用,抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和發(fā)酵。乙酸對(duì)菌株纖維二糖利用的抑制作用最為明顯,對(duì)乙酸的耐受能力是菌株能否應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

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