新酵母让生物燃料更经济

《科学时报》：这一发现的研究背景是什么？

赵宗保：以木质纤维素水解液为原料生产生物产品时，微生物倾向于优先利用葡萄糖，这种调控机制称为碳代谢阻遏（Carbon catabolite repression, CCR），也称为葡萄糖效应。葡萄糖效应使得基于木质纤维素原料的发酵过程难于有效设计和控制。葡萄糖和木糖同步利用菌株皮状丝孢酵母Trichosporon cutaneum AS2.571的发现，表现出明显的优势和价值。

《科学时报》：该发现具体体现出哪些优势？

赵宗保：几个方面吧。首先，可以提高底物转化速率，缩短发酵时间。其次，可提高原料转化率，降低废水处理成本。皮状丝孢酵母能够被高效转化葡萄糖和木糖，以木质纤维素为原料底物生产油脂，能够实现全糖利用，提高了原料利用率，减少了发酵液中底物残留量，降低了废水处理成本。

第三，在补料—批式发酵中表现出明显优势。无论何时补料，料液中的葡萄糖和木糖组成都是一定的，菌株在这样一个较为稳定的培养基中生长，不会因为条件改变而出现延滞期；而且由于菌株对两种底物的利用能力相当，能够完全实现底物的高效转化。

第四，在连续发酵中的优势。同步利用菌株的发现，提高了连续培养在混合糖发酵中的应用价值。无论稀释速率如何控制，葡萄糖和木糖都以一定的比例消耗，培养基成分恒定，易于达到稳态；而且，该菌株对葡萄糖和木糖的利用能力几乎相同，在整个过程中始终保持较高细胞活性，有利于产物的合成。

第五，利于发酵过程的优化和控制。同步利用菌株在利用葡萄糖和木糖混合物时，可以近似看做对单一碳源的利用，也就是说，在这种条件下，细胞能够长期保持稳态以及较高细胞活力。这一特性利于对批式、补料—批式及连续发酵过程进行优化，避免了控制培养基组成及稀释率等一系列问题；同时也利于对发酵过程进行调控。

此外，还可以提高同步糖化发酵（SSF）的效率，还可以为其他生物转化过程提供有力手段。

《科学时报》：是否可以据此开发出新型木质纤维素水解工艺？

赵宗保：木质纤维素通常是采用两阶段法进行水解：首先预处理得到以木糖为主的水解液，再经过第二步水解得到以葡萄糖为主的水解液。对于传统的燃料乙醇工业来说，酿酒酵母不能高效利用木糖生产乙醇，所以在原料预处理之后就将富含木糖的水解液去除，只利用第二步水解得到的富含葡萄糖的水解液。葡萄糖和木糖的高效利用菌株的发现，为开发新型木质纤维素水解工艺提供了可能。水解工艺应该以获得最大量的糖类化合物为目标，可以采用两步连续水解或者一步水解直接制备富含葡萄糖和木糖的水解液。全水解液的利用有望提高整体工艺的经济性。 (责任编辑：glia)

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