一种耐高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛的运动发酵单胞菌及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物技术领域，具体地，涉及一种耐高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛 的运动发酵单胞菌和它的应用。
【背景技术】
[0002] 利用我国丰富的秸杆资源为原料生产燃料乙醇及其他生物基产品，对促进我国农 业可持续发展、拓展农业功能及保障国家能源安全具有重要意义。但在秸杆等木质纤维素 生物质资源在发酵生产乙醇及生物基化学品的过程中，由于原料中纤维素、半纤维素和木 质素之间致密的结构，不利于后续的纤维素酶解糖化。因此，木质纤维素类生物质在酶解前 一般需经过物理及化学等预处理手段以提高纤维素酶对纤维素的糖化效率。但在预处理过 程中，一些化学预处理手段，如稀酸等，较容易形成乙酸和呋喃甲醛等一系列对微生物具有 毒害左右的抑制物。其中酶解液中乙酸浓度可达l-l〇g/L，酶解液中呋喃甲醛的浓度可达 0. 5-llg/L，严重影响了后续的生物发酵过程。
[0003] 运动发酵单胞菌（Zymomonasmobilis)作为唯--种通过ED代谢途径（兼性厌 氧）发酵葡萄糖的微生物，具有较高的乙醇发酵效率和乙醇耐受性等优势，已成为构建产乙 醇工程菌及其他生物基产品的优选宿主之一（BiotechnologyforBiofuel, 2014, 7:101)。 然而在纤维素生物质稀酸预处理工艺中，存在一些具有毒性作用的抑制物质，仍然会对已 有的运动发酵单胞菌造成毒害作用，导致乙醇发酵效率降低。在外源添加浓度为4g/l的乙 酸的情况下即可对该菌生长具有明显抑制作用，并且其乙醇产量也下降10%左右，而在高 浓度乙酸（7. 0g/L)存在情况下，已有的运动发酵单胞菌则生长更加缓慢，乙醇产量更低。 在外源添加浓度为lg/L的呋喃甲醛的情况下即可对该菌生长具有明显抑制作用，并且其 乙醇产量也下降20. 54%，而在高浓度呋喃甲醛（2. 0g/L)存在情况下，运动发酵单胞菌则 不能生长。
[0004] 已有研究工作对耐受高浓度乙酸的运动发酵单胞菌和耐受高浓度呋喃甲醛的运 动发酵单胞菌分别进行了选育，得到了分别对乙酸和呋喃甲醛具有耐受性的运动发酵单胞 菌，但是，这些运动发酵单胞菌不能同时耐受高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛，尚不能满足秸 杆发酵生产乙醇的要求。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有的运动发酵单胞菌难以同时耐受高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛的 缺陷，本发明提供了一株能同时耐受高达7g/L乙酸和3g/L的呋喃甲醛的运动发酵单胞菌 菌株。
[0006] 本发明提供了一种运动发酵单胞菌，该运动发酵单胞菌（Zymomonasmobilis)的 保藏编号为CGMCCNo. 10946。
[0007] 本发明还提供了如上所述的运动发酵单胞菌在发酵生产乙醇中的用途。
[0008] 本发明还提供了一种发酵生产乙醇的方法，该方法包括如下步骤：（1)将含有纤 维素的原料进行蒸汽爆破、稀酸预处理和酶解，得到酶解液；(2)向所述酶解液中接种发酵 菌种，进行发酵，得到发酵液；(3)从所述发酵液中分离乙醇；所述发酵菌种含有如上所述 的运动发酵单胞菌。
[0009] 本发明的运动发酵单胞菌可作为纤维素乙醇发酵及其他生物基产品生产的良好 菌株，可节省酶解液脱毒处理步骤，直接在较高乙酸存在条件下进行乙醇及其他生物基产 品的发酵。
[0010] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
[0011] 生物材料保藏
[0012] 本文对比例中涉及的一种运动发酵单胞菌由实验室模式运动发酵单胞菌经诱变 和筛选得到。该菌株分类命名为运动发酵单胞菌（Zymomonasmobilis)，其保藏编号为 CGMCCNo. 9987,保藏日期为2014年11月18日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员 会普通微生物中心，地址位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
[0013] 本发明的耐受高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛的运动发酵单胞菌由保藏编号为 CGMCCNo. 9987的运动发酵单胞菌经诱变和筛选得到。该菌株分类命名为运动发酵单胞菌 (Zymomonasmobilis)，其保藏编号为CGMCCNo. 10946,保藏日期为2015年6月2日，保藏 单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址位于北京市朝阳区北辰西路 1号院3号中国科学院微生物研究所。
【具体实施方式】
[0014] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0015] 本发明提供了 一株运动发酵单胞菌，其中，该运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis)的保藏编号为CGMCCNo. 10946。
[0016] 本发明还提供了如上所述的运动发酵单胞菌在发酵生产乙醇中的用途。
[0017] 其中，发酵生产乙醇所用的原料没有特别的要求，可以为常规的各种含有纤维素 的原料；例如可以包括农作物秸杆、木肩、竹子、稻壳和花生壳中的至少一种。
[0018] 其中，所述运动发酵单胞菌的发酵条件没有特别的要求，可以为常规的各种用于 制备乙醇的发酵条件，由于本发明的运动发酵单胞菌对乙酸具有优异的耐受性，优选地，所 述运动发酵单胞菌的发酵条件包括：发酵过程的全部或者部分在不低于7g/L的乙酸浓度 下和不低于3g/L的呋喃甲醛浓度下进行。
[0019] 其中，为了避免特别高浓度的乙酸和特别高浓度的呋喃甲醛对发酵的影响，优选 地，所述运动发酵单胞菌的发酵条件包括：发酵过程的全部或者部分在不高于llg/L的乙 酸浓度下和不高于llg/L的呋喃甲醛浓度下进行。
[0020] 本发明还提供了一种发酵生产乙醇的方法，其中，该方法包括如下步骤：（1)将含 有纤维素的原料进行蒸汽爆破、稀酸预处理和酶解，得到酶解液；（2)向所述酶解液中接种 发酵菌种，进行发酵，得到发酵液；（3)从所述发酵液中分离乙醇；所述发酵菌种含有如上 所述的运动发酵单胞菌。
[0021] 其中，所述含有纤维素的原料包括农作物秸杆、木肩、竹子、稻壳和花生壳中的至 少一种。
[0022] 其中，含有纤维素的原料进行蒸汽爆破、稀酸预处理和酶解的条件可以为常规 的稀酸预处理和酶解条件，例如，稀酸预处理的条件可以包括：温度为150-190°C，时间为 10-100分钟，硫酸浓度为0. 2-3重量％，固液比为1: (5-25);蒸汽爆破的条件可以包括：温 度为180-200°C，压力为1. 4-2. 0兆帕，压力的维持时间为3-7分钟。酶解的条件和步骤 可以包括