论文部分内容阅读
木质纤维素在预处理过程产生的糠醛、羟甲基糠醛(5-HMF)等呋喃衍生物以及有机酸(甲酸、乙酸、乙酰丙酸等),对后续的酶水解和生物的发酵会产生强烈的抑制。因此,将这些抑制物脱除即所谓的“脱毒”对正常的发酵是非常重要的,而呋喃衍生物对酿酒酵母的毒性最大,因此呋哺衍生物的脱除是各种抑制物中最受关注的一类。本实验室自主筛选的的一株霉菌Amorphetheca resinae ZN1可以有效地代谢呋哺衍生物。本文对该菌的生长特性以及其如何代谢呋喃衍生物做了相关研究。通过对A.resinae ZN1所能利用的碳源,各碳源对A.resinae ZN1生长的特性进行了详细的研究。发现,木质纤维素在预处理过程中产生的几大类发酵抑制物(包括呋喃衍生物、有机酸以及一些芳香族化合物)均可以作为真菌A.resinae ZN1的生长碳源,并对A.resinae ZN1降解糠醛和5-羟甲基糠醛的途径进行了分析。我们通过发酵罐在线监测、定时取样并通过高效液相色谱定性定量对各代谢产物进行分析。本文提出的生物脱毒真菌A.resinae ZN1转化糠醛和5-羟甲基糠醛的降解代谢途径可以简述为:糠醛首先快速地转化为毒性较低的糠醇;在有氧条件下,糠醇又再度生成不致对微生物产生危害的低浓度糠醛,糠醛继续氧化为糠酸。与糠醛降解路径类似,5-羟甲基糠醛也是首先生成对微生物毒性较小的2,5-呋哺-二甲醇:2,5-呋哺-二糠醇在有氧条件下,再度生成不致对微生物产生危害的低浓度5-羟甲基糠醛,然后继续氧化为5-羟甲基糠酸。推测糠酸或5-羟甲基糠酸可能继续进入TCA循环,进而完成糠醛和5-羟甲基糠醛的完全降解。并且发现呋喃衍生物代谢转化的速度跟通气量的大小呈正相关,而且在糠醇的转化中,氧气是必须的。本文结果对将来加快生物脱毒真菌A.resinae ZN1生物脱毒速率、改善木质纤维素生物转化的限速步骤提供了重要的实验依据。