甜高粱秸稈制取燃料乙醇發(fā)酵菌種的選育研究

【摘要】：甜高粱為短日照C4植物,光合效率是C3作物的2~8倍,具有耐干旱、耐水澇、抗鹽堿等多重抗逆性及生物產(chǎn)量高,糖分積累快等特點。利用甜高粱發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇,將會成為解決未來能源問題的一條有效途徑。 本論文對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵六碳糖的菌種選育及其發(fā)酵工藝做了研究;并利用發(fā)酵后的甜高粱秸稈作為原料制備飼料,為發(fā)酵后產(chǎn)物的再利用奠定技術(shù)基礎(chǔ);發(fā)酵后的甜高粱秸稈纖維素水解產(chǎn)物木糖的發(fā)酵菌種選育是一個世界性難題,針對這個難題,本文克隆了木糖代謝途徑中的五個關(guān)鍵酶基因,并對轉(zhuǎn)醛酶進行了活性表達。具體內(nèi)容如下: 1)以耐酒精高活性干酵母為原始出發(fā)菌株做~(60)Co-γ輻射處理,經(jīng)多級篩選獲得誘變優(yōu)勢菌株H12、H13、H15,再經(jīng)甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵實驗,確定H13為最佳誘變菌株。 2)研究了最佳誘變菌株H13對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵工藝,得到的最適工藝條件是:粉碎后的甜高粱秸稈300g,5‰的菌體接種量、68%的基質(zhì)含水量、36℃條件下發(fā)酵60h;經(jīng)測定,乙醇產(chǎn)率達6.4g/100g鮮秸稈,發(fā)酵后基質(zhì)的還原糖含量為0.31%。 3)利用發(fā)酵后的甜高粱秸稈為原料,采用不同的霉菌分別與酵母H13組合進行發(fā)酵,從而確定康寧木霉與酵母H13的組合為最佳發(fā)酵菌種組合,并對其發(fā)酵條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明:每份150g秸稈發(fā)酵培養(yǎng)基中輔以15%豆餅粉、2%硫酸銨,含水量為60%,以12%的接種量接入混合菌液(1:1的混合比例),32℃培養(yǎng)4d,可使發(fā)酵飼料中的粗蛋白含量由16.5%提高到21.7%,提高率為31.5%,粗纖維由15.8%降低到12.5%,降幅為20.9%。 4)從樹干畢赤酵母和釀酒酵母中提取總RNA,通過RT-PCR克隆得到XYL1、XYL2、XKS1、TAL1、TKL1,分別與pGM-T載體連接,轉(zhuǎn)化感受態(tài)DH5α,獲得轉(zhuǎn)化重組子,測序結(jié)果顯示,克隆得到的五個基因序列與基因庫中所公布的序列同源性達99%以上,其中TAL1的序列同源性為99.90%,氨基酸同源性為100%。 5)構(gòu)建pAUR123-TAL1重組質(zhì)粒,經(jīng)測序,其序列與pGM-TAL1的序列完全一致。通過電擊轉(zhuǎn)化釀酒酵母,并實現(xiàn)了TAL1在釀酒酵母中的活性表達。 【關(guān)鍵詞】：甜高粱秸稈 誘變育種 固態(tài)發(fā)酵 蛋白飼料 轉(zhuǎn)醛酶基因
【學(xué)位授予單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：S216.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 縮略詞6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 燃料乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀及其研究意義10-12
• 1.1.1 燃料乙醇10
• 1.1.2 國內(nèi)外燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.1.3 燃料乙醇的研究意義11-12
• 1.2 甜高粱及其制取燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 甜高粱作為燃料乙醇原料的優(yōu)勢12-14
• 1.2.2 國內(nèi)外甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 菌種的誘變選育15-16
• 1.4 甜高粱秸稈發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇16-17
• 1.5 微生物發(fā)酵秸稈飼料的研究17-19
• 1.5.1 微生物發(fā)酵秸稈飼料的原理17
• 1.5.2 微生物發(fā)酵秸稈飼料的菌種17-18
• 1.5.3 微生物發(fā)酵秸稈飼料對原料的要求18-19
• 1.6 木糖代謝途徑在釀酒酵母中的構(gòu)建19-22
• 1.6.1 木糖在微生物中的代謝途徑19-20
• 1.6.2 木糖代謝途徑的引入20-22
• 1.7 本文研究目的意義及內(nèi)容22-24
• 1.7.1 研究目的意義22
• 1.7.2 研究內(nèi)容22-24
• 第二章 甜高粱秸稈發(fā)酵菌株的誘變選育24-34
• 2.1 材料和方法24-27
• 2.1.1 實驗材料24-25
• 2.1.2 實驗儀器25
• 2.1.3 實驗方法25-27
• 2.2 結(jié)果與分析27-33
• 2.2.1 總糖、還原糖和乙醇含量測定標(biāo)準曲線圖27-28
• 2.2.3 TTC平板一級篩選結(jié)果28-29
• 2.2.4 杜氏小管二級篩選結(jié)果29-31
• 2.2.5 液態(tài)搖瓶發(fā)酵三級篩選結(jié)果31-32
• 2.2.6 甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵最佳菌種確定32-33
• 2.3 討論33-34
• 第三章 誘變株H13 最佳發(fā)酵條件的確定34-39
• 3.1 材料和方法34-35
• 3.1.1 實驗材料34
• 3.1.2 實驗儀器34-35
• 3.1.3 實驗方法35
• 3.2 結(jié)果與分析35-38
• 3.2.1 接種量對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵的影響35-36
• 3.2.2 溫度對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵的影響36
• 3.2.3 含水量對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵的影響36-37
• 3.2.4 時間對甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵的影響37-38
• 3.3 討論38-39
• 第四章 發(fā)酵后甜高粱秸稈制備飼料的研究39-46
• 4.1 材料和方法39-41
• 4.1.1 實驗材料39-40
• 4.1.2 實驗儀器40
• 4.1.3 實驗方法40-41
• 4.2 結(jié)果與分析41-45
• 4.2.1 最佳發(fā)酵菌種組合的確定41-42
• 4.2.2 接種量對飼料發(fā)酵的影響42
• 4.2.3 基質(zhì)含水量對飼料發(fā)酵的影響42-43
• 4.2.4 硫酸銨的添加量對飼料發(fā)酵的影響43
• 4.2.5 溫度對飼料發(fā)酵的影響43-44
• 4.2.6 時間對飼料發(fā)酵的影響44-45
• 4.3 討論45-46
• 第五章 木糖代謝途徑相關(guān)基因的克隆與序列分析46-57
• 5.1 材料與方法46-49
• 5.1.1 實驗材料46-47
• 5.1.2 實驗儀器47
• 5.1.3 實驗方法47-49
• 5.2 結(jié)果與分析49-56
• 5.2.1 Total RNA的提取49-51
• 5.2.2 PCR擴增結(jié)果51-53
• 5.2.3 DNA與pGM-T載體的連接53-55
• 5.2.4 pGM-TAL1 轉(zhuǎn)化重組子的篩選鑒定55-56
• 5.2.5 克隆基因序列分析56
• 5.3 討論56-57
• 第六章 轉(zhuǎn)醛酶基因在釀酒酵母中的表達57-68
• 6.1 材料與方法57-61
• 6.1.1 實驗材料57-58
• 6.1.2 實驗儀器58
• 6.1.3 實驗方法58-61
• 6.2 結(jié)果與分析61-67
• 6.2.1 TAL基因的擴增61-62
• 6.2.2 TAL基因與表達載體pAUR123 連接62-63
• 6.2.3 pAUR123-TAL1 轉(zhuǎn)化重組子的篩選與鑒定63-65
• 6.2.4 釀酒酵母轉(zhuǎn)化重組子的篩選與鑒定65-66
• 6.2.5 釀酒酵母轉(zhuǎn)化重組子的表達與活性測定66-67
• 6.3 討論67-68
• 總結(jié)與展望68-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 碩士期間發(fā)表論文情況75

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甜高粱遺傳圖譜的構(gòu)建及能源相關(guān)性狀的QTL定位    管延安

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甜高粱莖稈貯藏及固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的研究    高雙雙

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不同品種甜高粱糖分積累規(guī)律與糖代謝相關(guān)酶關(guān)系的研究    胡瑞芳

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不同種植密度對甜高粱生長發(fā)育、產(chǎn)量及含糖量的影響    張彥紅

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甜高粱莖稈采后生理特性及乙醇發(fā)酵工藝研究    孟伊娜