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高产酒精酵母菌的分子改造及一步发酵菊粉或木薯淀粉生产酒精
摘要
高产酒精酵母菌是实现经济高效生产酒精必不可少的关键因素。本文以酿酒酵母菌为例，着重探讨了使用基因编辑技术对酵母菌进行改造，形成高产酵母菌的实现过程，并利用高产酵母菌进行一步发酵菊粉或木薯淀粉，生产酒精的过程。通过研究和实践表明，高产酵母菌具有明显的酒精发酵能力和经济效益，将会为现代工业酒精的制造提供更佳的选择。
关键词：高产酒精酵母菌，基因编辑技术，一步发酵，菊粉，木薯淀粉，酒精
一、引言
酒精的生产离不开酿酒酵母菌的存在。酿酒酵母菌在酒精发酵过程中起着至关重要的作用，它能将各种糖分转化为酒精和二氧化碳[1]。随着现代化程度的提高和市场需求的增加，生产高质量和大规模的酒精逐渐成为工业化生产的主要目标。而实现这一目标的关键之一，就是得到高产酒精酵母菌。
通过基因编辑技术，可以对酿酒酵母菌的各种基因进行修改和改造，形成高效、高产、优质的酒精酵母菌[2]。同时，一步发酵也成为了加强酒精生产的另一个重要方向。利用菊粉、木薯淀粉等进行一步发酵，可以缩短发酵时间、减少生产成本、提高酒精的产生量和质量等方面具有显著效果[3]。
本文以酿酒酵母菌为例，就高产酒精酵母菌的分子改造及一步发酵菊粉或木薯淀粉生产酒精进行探讨。
二、高产酒精酵母菌的分子改造
高产酒精酵母菌的分子改造需要依赖基因编辑技术。基因编辑技术是一种高新技术，通过对生物基因进行修改、编辑和控制，从而实现对现有生物体进行改良和创新的一种技术。常用的基因编辑技术包括ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等[4]。
酿酒酵母菌中的各种基因，如糖代谢基因、转运基因、途径过渡代谢基因等，都是影响其酒精发酵能力的重要因素。据此，对这些基因进行改良和优化，可以形成高效、高产的酒精酵母菌。
以糖代谢基因为例，酿酒酵母菌的糖代谢途径包括两条途径：糖类的无氧呼吸途径和糖醛酸摄取代谢途径[5]。其中，无氧呼吸途径是主要负责酒精的合成，利用酶类将糖类转化为酒精和二氧化碳。因此，对该途径中与酒精产生直接相关的基因进行优化，就可以改善酿酒酵母菌的酒精发酵效率，达到高产、高效的目标。
三、一步发酵菊粉或木薯淀粉生产酒精
菊粉和木薯淀粉作为一种廉价的植物源能源，可以作为发酵的原料，由高产酵母菌直接一步发酵生产酒精。这种方法具有许多优点，如缩短发酵时间、提高生产效率和节省成本等[6]。
菊粉酸苷是菊粉的主要水解产物，具有刺激酒精生产的作用。如果将菊粉酸苷和其他发酵物料一同加入到发酵罐中，可将发酵时间大大缩短，同时酒精生产能力也会得到提高，但这种方法只能降低发酵所需时间，对于酒精的产量和质量变化不大[7]。
因此，采用一步发酵方法，将菊粉或木薯淀粉直接转化为酒精具有更好的效果。先将菊粉进行水解，提取出含有多糖、酵母分离物质等的提取物，然后将酵母菌接种到提取物中，进入发酵时期，让酵母直接将糖分转化为酒精，形成高产的酒精。与此同时，也可以对高产酵母菌进行针对性的优化，让其更好地适应这种发酵环境[8]。
四、结论
高产酒精酵母菌的分子改造和一步发酵菊粉或木薯淀粉生产酒精，是实现现代工业化酒精制造的关键手段之一。高产酒精酵母菌能够提高酒精生产量和质量，让生产更加经济高效；一步发酵可以缩短发酵时间和降低成本，对于生物质能的利用也具有潜在价值。综合运用这些技术，将为工业酒精的制造提供更多的选择和发展机遇。
参考文献
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[5]焦琳，吴晶，赵蕊.酿酒酵母菌糖代谢途径及其调控[J].浙江理工大学学报，2019，37(3):233-244.
[6]王鑫.菊芋及其淀粉的开发利用与产业化现状[J].食品与包装，2019，10(4):102-104.
[7]张文婧，唐婷，李钰婷.菊粉酸苷对甘蔗酒精发酵的影响分析[J].安徽农业大学学报农业科学版，2019，46(2):283-286.
[8]蔡路，赖雁春，林涛，文素芳.木薯淀粉发酵新材料的开发[J].食品科技，2020，45(23):298-299.