糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展.pdf

万方数据代谢木糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展MetabolismFermentation沈刘继开张亚珍杨秀山‘ProgressofEngineeredSaccharomycescerevisiaeXyloseandforEthanolProduction张金鑫田微生物学通报Microbiology摘要：随着能源价格的持续上涨，使用木质纤维素生产燃料乙醇已具有重要的实践意义．木糖是多数木质纤维素水解产物中含量仅次于葡萄糖的一种单糖，传统乙醇生产菌株酿酒酵母不能利用木糖，这为使用以木质纤维素为原料发酵生产乙醇带来了困难。多年以来人们试图通过基因工程和细胞融合等方法对其进行改造使其能够代谢木糖生产乙醇。本文主要介绍这方面的研究进展。关键词：酿酒酵母，木糖，乙醇，基因工程，细胞融合producingproductiontechnologymethodmodify石油价格的持续上涨和温室效应引起的全球变暖，使得人们越来越重视可再生能源的开发和利用。生物质能便是一种重要的可再生能源，以生物质为原料生产燃料乙醇具有广阔的发展空间。长期以来，人们利用淀粉和糖类发酵生产乙醇。这些原料成本较高，大大限制了生物质燃料乙醇产业的发展。在全球每年光合作用生产的高达1500亿吨一2000亿吨的生物质中80％以上为木质纤维素类物质，它十分廉价且容易获得，因此以木质纤维素为原料生产燃料乙醇，具有重要的实践意义。木质纤维素是纤维素、半纤维素和木质素等的聚合物。利用酸解或酶解的方法可将木质纤维素转化为大量的五碳糖(木糖和阿拉伯糖)和六碳糖(葡萄糖、半乳糖和甘露糖)。木糖在大多数木质纤维素水解物中是含量仅次于葡萄糖的一种单糖，可达30％。分析表明，充分利用木质纤维素原料中的木(首都师范大学生命科学学院北京100037)ZHANGJin．XinTIANShenLIUJi．KaiYa．ZhenYANGXiu．Shan’ofL谚Science,CapitalAbstract：Withdifficultyethanolcerevisiae，Xylose，Ethanol，Genetic20，2008，35(4)：572-576Microbiology．CAS(CollegeUniversity，Beijing100037)theriseenergyprice，ithasgreatpracticalmeaningusinglignocelluloseproduceethan01．Xyloseiskindmonosaccharidewhoseonlylessthanglucoseinmostligno-cellulosichydrolysates．Theresomefrombytraditionalstraincerevisiae．becauseitmetabolizexylose．Peoplehavetriedgeneticengineeringcellfusionmakexylosemanyyears．Thisreviewindroducedprogressthisfield．Keywords：Saccharomycesengineering，Cell基金项目：国家。863计划”课题资助项目(No．2002AA514010．No．2001AA514024)+通讯作者：Tel：[phone]；函：cnu—[e-mail]收稿日期：2007—09．06；接受日期：[e-mail]@2008InstituteNormalconstanttocontentcannotause万方数据1木糖的代谢应用基因工程技术构建重组酿酒酵母发酵木糖生产乙醇糖发酵生产乙醇能使乙醇产量在原有基础上提高25％t11。所以，如何通过对已有菌株进行改造使其能高效利用木糖产乙醇已成为使木质纤维素资源得以充分利用的关键问题之一。酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)作为工业上生产乙醇的优良菌株，多年以来人们试图通过基因工程和细胞融合等方法对其进行改造使之能够代谢木糖生产乙醇。本文主要介绍这方面的研究进展。木糖进入微生物细胞后首先要转化为其异构体木酮糖以便进入戊糖磷酸途径(PPP)。自然界中木糖转化为木酮糖的途径有两条。在某些细菌中，通过木糖异构酶(Xyloseisomerase，XI)直接将木糖转化为木酮糖。在可利用木糖的酵母菌中，木糖首先在木糖还原酶(Xylosereductase，XR)作用下被还原为木糖醇(Xylit01)，再在木糖醇脱氢酶(Xylitoldrogenase，XDH)作用下生成木酮糖(Xylulose)。木酮糖再经木酮糖激酶(Xylulosekinase，XK)作用生成5一磷酸木酮糖(Xylulose一