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燃料酒精是一种绿色清洁的新型能源,以淀粉为原料的同步糖化发酵是目前燃料酒精生产的主要途径之一。淀粉质原料中含有的植酸、果胶不能被酵母分解利用,不仅会对酒精发酵产生不利的影响,而且也降低了副产物—酒糟蛋白饲料(DDGS)的利用价值。本文利用酿酒酵母表面展示系统,在酵母细胞表面展示表达植酸酶和果胶酯酶,并评价了重组菌的酒精发酵性能,主要研究结果如下:(1)将来源于大肠杆菌的植酸酶基因与酵母α-凝集素C端编码序列连接并置于α-因子分泌信号肽下游,构建植酸酶表面展示重组载体p MGK-AG-phy并转化酿酒酵母CICIMY0086,成功获得了在细胞表面锚定表达植酸酶的重组酵母PHY。重组酵母的植酸酶表达水平达到6.4 U·g-1(菌体湿重),其最适温度为55℃,最适p H 4.0,在p H 3.5-4.5范围内具有较高的活性和较好的稳定性。以玉米粉为原料的同步糖化发酵实验表明,重组酵母PHY发酵的最终生物量为4.3×108个·m L-1,与出发菌株相比提高了7.5%;酒精产量和发酵效率分别达到112 g·L-1和89.5%,相较于出发菌株提高了3.7%;发酵后干酒糟中植酸磷含量为0.06%(w·w-1),与对照相比降低了91.2%,DDGS中植酸磷含量的降低不仅提高了酒糟作为饲料的利用价值,而且有助于减少磷排放,保护环境。(2)将来源黑曲霉的果胶酯酶基因与酵母α-凝集素基因融合,构建果胶酯酶表面展示重组载体p MGK-AG-PE并转化酿酒酵母CICIMY0086,获得了在细胞表面锚定表达果胶酯酶的重组菌PE。重组酵母的果胶酯酶表达水平达到2.6 U·g-1(菌体湿重),其最适温度为60℃,最适p H 5.0,在p H 4.0-5.5范围内酶活较高,稳定性较好。以甘薯粉为原料的同步糖化发酵实验中,重组酵母PE的酒精产量和发酵效率分别达到95 g·L-1和88.1%,与出发菌株相比提高了2.2%;重组酵母PE发酵过程中发酵液粘度低于对照,以发酵12 h为例,重组酵母PE的发酵液粘度为120 m Pa.s,对照粘度为145 m Pa.s,降低了20.8%,粘度的降低有利于酶的作用和酿酒酵母代谢,还可以降低设备负担,节约能耗。(3)构建了表面共展示植酸酶和果胶酯酶的重组酵母PP,重组酵母PP在玉米粉和甘薯粉培养基中发酵,最大生物量分别在4.4×108个·m L-1和4.3×108个·m L-1左右,与出发菌株相比分别提高10.0%和7.5%;酒精产量分别为113 g·L-1和96 g·L-1,与出发菌株相比提高了4.6%和3.2%;发酵24 h时的粘度分别为84 m Pa.s和89 m Pa.s,与出发菌株相比分别降低了7.7%和15.2%;发酵结束后干酒糟中的植酸磷含量分别为0.08%和0.02%(w·w-1),与出发菌株相比分别降低了88.2%和80.0%。重组酵母PP酒精产量高,发酵粘度低,干酒糟的植酸磷含量低,同时具备重组酵母PHY和重组酵母PE的优良发酵性能。