覃香香，周玉恒，陳海珊，蔡愛華，王 磊，張厚瑞

(廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，廣西木質(zhì)纖維素生物煉制技術(shù)工程研究中心，廣西植物功能物質(zhì)研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541006)

0 引言

甘蔗渣由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，所占比例依次約為45%，26%和23%。目前蔗渣這一豐富資源主要用于造紙，現(xiàn)有的蔗渣制漿造紙技術(shù)僅能利用其中的纖維素，因此需要預(yù)處理去除蔗渣中的半纖維素和木質(zhì)素。而蔗渣預(yù)處理過程會(huì)產(chǎn)生大量難處理的黑液廢水，對(duì)環(huán)境造成重大污染，制約著企業(yè)的發(fā)展。蔗渣是廣西資源豐富且集中的生物煉制原料，如能實(shí)現(xiàn)蔗渣資源的價(jià)值最大化，則有助于制糖企業(yè)的有效升級(jí)。

木糖醇是一種五碳糖醇，在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。酵母發(fā)酵半纖維素水解物生產(chǎn)功能性甜味劑木糖醇[1，2]，是有效利用半纖維素資源生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的重要途徑。20世紀(jì)70年代工業(yè)上即開始使用生物合成法生產(chǎn)木糖醇，該方法具有環(huán)境污染小、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)底物糖漿不需純品等優(yōu)點(diǎn)。蔗渣中的木糖含量約為24%，將含多縮戊糖的蔗渣經(jīng)稀酸水解后獲得木糖水解物，利用微生物可將水解物中的木糖直接轉(zhuǎn)化為木糖醇[3]。

稀酸目前仍然是制備半纖維素水解物最重要的催化劑，但在稀酸水解過程會(huì)生成一系列的微生物代謝抑制物[4，5]，這些抑制物不但會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，而且還是產(chǎn)醇效率限速因子。要使木糖醇發(fā)酵工藝具備商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，必須去除半纖維素水解物中的抑制物，改善發(fā)酵性能。半纖維素水解物中的酵母代謝抑制物主要包括小分子酸(如甲酸、乙酸、阿魏酸等)、呋喃衍生物(如糠醛、5-羥甲基糠醛等)、酚類(如香草醛、愈創(chuàng)木酚等)[4-13]。理化脫毒是改善水解物木糖醇發(fā)酵性能的方法之一。張厚瑞等[3]在pH值為2的條件下，使用大孔樹脂對(duì)蔗渣稀硫酸水解物進(jìn)行處理，處理后的水解物木糖濃度為200 g·L-1時(shí)，酵母菌株CandidatropicalisAS2.1776 發(fā)酵110 h后耗完基質(zhì)中的木糖，生成木糖醇127 g·L-1，產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率為0.64(木糖醇g/木糖g)，產(chǎn)物生成速率為1.15 g·L-1·h-1。雖然通過理化方法可去除這些有毒物質(zhì)，但是理化方法普遍存在產(chǎn)生新的污染物的缺點(diǎn)，如吸附抑制物的大孔樹脂需要使用酸或堿再生，會(huì)產(chǎn)生酸堿廢水等。另外，單一的理化方法并不能有效去除化學(xué)性質(zhì)不同的抑制物，而同時(shí)結(jié)合多種理化方法進(jìn)行水解物脫毒又會(huì)產(chǎn)生過高的成本，降低木糖醇發(fā)酵工藝的優(yōu)勢(shì)。蔗渣半纖維素稀酸水解物生物脫毒，是利用特定活性的微生物選擇性降解去除蔗渣半纖維素稀酸水解物中的抑制物，保留其中主要木糖類物質(zhì)的脫毒方法，因簡(jiǎn)捷、環(huán)保，該方法已經(jīng)引起學(xué)者的普遍關(guān)注。筆者[13]曾報(bào)道篩選出木質(zhì)纖維水解物生物脫毒活性微生物東方伊薩酵母IssatchenkiaorientalisS-7，對(duì)三大代表性毒物——醋酸、糠醛及酚類化合物均具有降解活性，該菌株對(duì)含有三大代表性毒物的木糖糖液進(jìn)行脫毒后，與對(duì)照組比較，其木糖醇發(fā)酵性能顯著改善。

蔗渣半纖維素稀酸水解物中單一代謝抑制物組分毒性并不高，但組合于水解物中可顯著抑制生物脫毒微生物和木糖醇發(fā)酵微生物的生長(zhǎng)?？啡⒘u甲基糠醛及酚類抑制物的最大吸收波長(zhǎng)均位于280 nm附近[12]，對(duì)比測(cè)定東方伊薩酵母S-7生物脫毒前后的水解物在280 nm處的吸光值，以及脫毒水解物的木糖醇發(fā)酵性能，根據(jù)這些指標(biāo)的變化即可評(píng)價(jià)生物脫毒過程這些抑制物的降解情況。因此，本文以細(xì)胞干重、紫外吸收光譜特征和木糖醇的產(chǎn)量為指標(biāo)，系統(tǒng)研究不同條件下利用東方伊薩酵母S-7脫毒后蔗渣半纖維素稀酸水解物的產(chǎn)醇性能變化規(guī)律，為蔗渣資源生物定向高值化利用和制糖企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 菌種與試劑

所用菌株均為本實(shí)驗(yàn)室篩選，并保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，包括用于生物脫毒的東方伊薩酵母S-7 (Issatchenkiaorientalis，CCTCC NO:M 206098)以及用于木糖醇發(fā)酵的熱帶假絲酵母1-18 (Candidatroplicalis，CCTCC NO:M 205067)。實(shí)驗(yàn)菌株用普通麥芽汁培養(yǎng)基斜面4℃保存。

實(shí)驗(yàn)所用試劑、糖類購自中國(guó)上海國(guó)藥化學(xué)試劑公司，分析純；L-550型離心機(jī)，湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司生產(chǎn);T6型紫外可見分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.2 蔗渣半纖維素稀酸水解物的制備

參照文獻(xiàn)[3]的方法對(duì)甘蔗渣進(jìn)行水解。稀硫酸(濃度為2.4 g·L-1)∶甘蔗渣=6.2，兩者混合浸泡12 h，在蒸汽壓力2.5× 104Pa的條件下水解2.5 h，離心過濾去除殘?jiān)?。液體部分用Ca(OH)2溶液中和，調(diào)整pH值為3.0，然后于85℃水浴保溫30 min，離心過濾去除CaSO4沉淀，澄清液即為蔗渣半纖維素水解物。

1.3 培養(yǎng)方法

1.3.1 種子培養(yǎng)

種子培養(yǎng)基：葡萄糖50 g·L-1，MgSO4·7H2O 0.2 g·L-1，KH2PO45 g·L-1，酵母膏10 g·L-1，自然pH值，121℃滅菌20 min。250 mL三角瓶裝入種子培養(yǎng)基50 mL，接入一環(huán)菌種，30℃、200 r·min-1條件下培養(yǎng)15 h。

1.3.2 細(xì)胞干重曲線

種子液轉(zhuǎn)接入木糖醇發(fā)酵培養(yǎng)基或蔗渣半纖維素脫毒培養(yǎng)基，待發(fā)酵或脫毒結(jié)束。取100 mL發(fā)酵液，4 000 r·min-1離心10 min，去上清液。沉淀用無菌去離子水洗3次后，添加20 mL無菌去離子水，混勻，依次取1，2，3，4，5 mL加水定容至11 mL；然后分別取1 mL稀釋100倍，利用比濁法，使用紫外可見分光光度計(jì)于600 nm處測(cè)定吸光值OD600。剩余的10 mL菌液于4 000 r·min-1離心10 min，棄上清液，沉淀菌體于100℃烘箱中干燥至恒重。以菌體干重為橫坐標(biāo)，吸光值OD600為縱坐標(biāo)，繪出細(xì)胞干重標(biāo)準(zhǔn)曲線。其中，熱帶假絲酵母1-18細(xì)胞干重標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=X/0.017，東方伊薩酵母S-7細(xì)胞干重標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=X/0.013，發(fā)酵樣品則根據(jù)測(cè)定的OD600代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算細(xì)胞干重。

1.3.3 木糖醇發(fā)酵

木糖醇發(fā)酵培養(yǎng)基：經(jīng)生物脫毒的蔗渣半纖維素稀酸水解物，在70℃減壓條件下真空濃縮至木糖170 g·L-1(或者220 g·L-1)，離心除去濃縮過程生成的沉淀。使用前經(jīng)80℃滅菌30 min，加入已滅菌的尿素5 g·L-1，酵母膏5 g·L-1，補(bǔ)充適量水將培養(yǎng)基木糖稀釋至要求濃度。

培養(yǎng)條件：500 mL三角瓶裝脫毒水解物100 mL，接入熱帶假絲酵母1-18種子液10 mL，30℃、200 r·min-1搖床發(fā)酵60 h。如果重復(fù)利用細(xì)胞發(fā)酵，則在木糖醇發(fā)酵結(jié)束后離心分離出熱帶假絲酵母細(xì)胞，并投入到下一批新鮮的濃縮水解物脫毒液中，繼續(xù)下一輪木糖醇發(fā)酵。

1.3.4 蔗渣半纖維素稀酸水解物生物脫毒條件優(yōu)化

1.3.4.1 尿素用量對(duì)生物脫毒微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

按照1.2節(jié)方法制備蔗渣半纖維素稀酸水解物，用Ca(OH)2調(diào)節(jié)至pH值為6.0，4 000 r·min-1條件下離心10 min，保留上清液。取上清液100 mL，80℃滅菌30 min，添加100 g·L-1尿素溶液(121℃滅菌15 min)至發(fā)酵液中,使其尿素含量分別為0.0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 g·L-1，補(bǔ)充滅菌的去離子水至110 mL，接入東方伊薩酵母S-7種子液10 mL，30℃、200 r·min-1脫毒發(fā)酵24 h，使用分光光度比濁法測(cè)定細(xì)胞密度，根據(jù)1.3.2節(jié)的細(xì)胞干重標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算細(xì)胞干重。

1.3.4.2 初始pH對(duì)生物脫毒水解物產(chǎn)醇性能的影響

按照1.2節(jié)方法制備蔗渣半纖維素稀酸水解物，用Ca(OH)2分別調(diào)節(jié)初始pH值為4，5，6，7，于4 000 r·min-1條件下離心10 min，留上清液備用。取上清液100 mL，80℃滅菌30 min，添加尿素(按照1.3.4.1節(jié)最優(yōu)用量)，接入東方伊薩酵母S-7種子液10 mL，30℃、200 r·min-1脫毒發(fā)酵60 h。脫毒結(jié)束，4 000 r·min-1離心10 min，取上清液，將上清液濃縮至木糖濃度150 g·L-1，然后進(jìn)行木糖醇發(fā)酵，發(fā)酵過程按照1.3.3節(jié)操作步驟進(jìn)行。根據(jù)發(fā)酵效果，以篩選獲得的最優(yōu)pH條件進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

1.3.4.3 濃縮比例對(duì)東方伊薩酵母S-7細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

在1.3.4.2節(jié)優(yōu)化pH條件下，將蔗渣半纖維素稀酸水解物真空濃縮不同比例之后，分別接種東方伊薩酵母S-7，進(jìn)行生物脫毒發(fā)酵，發(fā)酵60 h，取1 mL發(fā)酵液用去離子水定容至100 mL混勻后于600 nm處測(cè)定吸光值，按照1.3.2節(jié)的細(xì)胞干重標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算細(xì)胞干重。

1.3.4.4 生物脫毒時(shí)間對(duì)蔗渣半纖維素稀酸水解物產(chǎn)醇性能的影響

在1.3.4.3節(jié)優(yōu)化濃縮比例條件下進(jìn)行蔗渣半纖維素稀酸水解物生物脫毒，500 mL三角瓶裝量蔗渣水解物100 mL，接入東方伊薩酵母S-7種子液10 mL，共13份，30℃、200 r·min-1搖床脫毒發(fā)酵，每5 h取出1份樣本，于4 000 r·min-1離心10 min，移取1 mL上清液于280 nm測(cè)定吸光值A(chǔ)280[12]，用K表示蔗渣半纖維素稀酸水解物總的紫外吸收物的去除比例，其計(jì)算公式如下：

脫毒水解物按照1.3.3節(jié)方法進(jìn)行木糖醇發(fā)酵，其中木糖發(fā)酵起點(diǎn)濃度為150 g·L-1。

1.3.4.5 循環(huán)利用細(xì)胞對(duì)東方伊薩酵母S-7脫毒發(fā)酵的影響

在1.3.4.4節(jié)優(yōu)化生物脫毒時(shí)間條件下進(jìn)行蔗渣半纖維素稀酸水解物生物脫毒，連續(xù)6次循環(huán)利用細(xì)胞進(jìn)行脫毒發(fā)酵，檢測(cè)發(fā)酵耗時(shí)和細(xì)胞干重的變化情況。

1.4 熱帶假絲酵母1-18連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇

按照1.3.4.4節(jié)優(yōu)化的條件用東方伊薩酵母S-7將蔗渣半纖維素水解物脫毒40 h，然后適當(dāng)濃縮脫毒水解物后，調(diào)節(jié)至水解物木糖的發(fā)酵起點(diǎn)濃度為150 g·L-1或200 g·L-1，按照1.3.3節(jié)培養(yǎng)條件進(jìn)行木糖醇發(fā)酵，循環(huán)利用熱帶假絲酵母1-18連續(xù)發(fā)酵4代。

1.5 檢測(cè)方法

參照文獻(xiàn)[14]方法制備高效液相檢測(cè)樣本。

木糖和木糖醇檢測(cè)方法。儀器：Waters 510高效液相色譜儀和示差折光檢測(cè)器，色譜柱：BC-100碳水化合物Ca2+柱，流動(dòng)相:超純水，流速：1 mL·min-1，色譜柱保溫溫度：85℃，進(jìn)樣量：20 μL。

紫外吸收物檢測(cè)：蔗渣半纖維素稀酸水解物的紫外吸收物含量，是評(píng)價(jià)有毒成分含量的一個(gè)重要指標(biāo)[15]?？啡16]、芳香醛和酚類[17]在280 nm處有最大吸收值，因而在280 nm處測(cè)定吸光值。甘蔗渣半纖維素稀酸水解物生物脫毒結(jié)束，脫毒水解物離心并經(jīng)濾紙過濾去除菌體，上清液用分光光度計(jì)于280 nm處測(cè)定吸光值。

2 結(jié)果與分析

2.1 尿素用量對(duì)東方伊薩酵母S-7生長(zhǎng)的影響

將蔗糖半纖維素稀酸水解物進(jìn)行預(yù)處理脫毒發(fā)酵，結(jié)果表明當(dāng)尿素用量達(dá)到2 g·L-1后，東方伊薩酵母S-7的細(xì)胞干重達(dá)到最大值，再增加尿素用量，細(xì)胞干重基本不再增加(圖1)。因而后續(xù)試驗(yàn)選擇2 g·L-1作為水解物脫毒時(shí)的尿素添加量。

圖1 尿素添加量對(duì)東方伊薩酵母S-7細(xì)胞生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of urea add amout on the growth of I.orientalis S-7 cells

2.2 初始pH值對(duì)生物脫毒水解物產(chǎn)醇性能的影響

在不同初始pH條件下脫毒60 h后，對(duì)脫毒的蔗渣半纖維素稀酸水解物進(jìn)行木糖醇試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。在pH值為5.0條件下，生物脫毒處理的蔗渣半纖維素稀酸水解物產(chǎn)醇性能最佳，熱帶假絲酵母1-18發(fā)酵木糖醇產(chǎn)量最高達(dá)129.8 g·L-1，比pH值為3.0條件下生物脫毒的水解物木糖醇產(chǎn)量增加24.6 g·L-1。

表1 生物脫毒初始pH值對(duì)熱帶假絲酵母1-18木糖醇發(fā)酵性能的影響Table 1 Effects of the yield of xylitol fermentation by C.troplicalis 1-18 in initial pH in bio-detoxification bagasse hydrolyzate

2.3 濃縮比例對(duì)東方伊薩酵母S-7細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

隨著濃縮比例增加，東方伊薩酵母S-7細(xì)胞生長(zhǎng)生物量先增加后降低，可知真空濃縮過程能逐步去除揮發(fā)性毒物組分。當(dāng)水解物濃縮至原體積50%時(shí)，脫毒細(xì)胞生長(zhǎng)最旺盛，細(xì)胞干重最大，細(xì)胞繁殖速度增加1倍；后續(xù)繼續(xù)濃縮，東方伊薩酵母S-7細(xì)胞數(shù)量減少，可知不揮發(fā)毒物濃度增加，限制脫毒菌的生長(zhǎng)(圖2)。

圖2 濃縮比例對(duì)東方伊薩酵母S-7細(xì)胞生長(zhǎng)的影響Fig.2 Effects of concentration ratio on the growth of I.orientails S-7 cells

2.4 生物脫毒時(shí)間對(duì)蔗渣半纖維素稀酸水解物產(chǎn)醇性能的影響

在東方伊薩酵母S-7脫毒發(fā)酵過程中，連續(xù)檢測(cè)水解物280 nm處的吸光值(用A280表示)，結(jié)果顯示初期的A280隨脫毒時(shí)間延長(zhǎng)而不斷下降(圖3)；當(dāng)脫毒發(fā)酵至40 h，蔗渣半纖維素水解物A280由初始的3.121降至1.616。此后繼續(xù)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，A280不再明顯下降。

圖3 不同脫毒時(shí)間下東方伊薩酵母S-7降解蔗渣水解物中的280 nm紫外吸收物的變化趨勢(shì)Fig.3 Variation trend of 280 nm ultraviolet absorber in bagasse hydrolysate degraded by I.orientails S-7 under different detoxification time

結(jié)合圖3水解物的280 nm處紫外吸收值，可知當(dāng)東方伊薩酵母對(duì)蔗渣半纖維素稀酸水解物脫毒40 h時(shí),280 nm紫外吸收值降至最低，此時(shí)的紫外吸收物去除比例最大，用Kmax表示。根據(jù)1.3.4.4節(jié)公式計(jì)算Kmax≈55.4%，即280 nm處的紫外吸收物總量的55.4%可以被東方伊薩酵母S-7降解，剩余45.6%是東方伊薩酵母S-7不能降解或不易降解的。經(jīng)過40 h的脫毒發(fā)酵，蔗渣半纖維素稀酸水解物的K值已經(jīng)達(dá)到Kmax(55.4%)，繼續(xù)延長(zhǎng)脫毒發(fā)酵時(shí)間并測(cè)定其A280已不必要。

收集經(jīng)東方伊薩酵母S-7不同脫毒時(shí)間處理的蔗渣半纖維素稀酸水解物，用熱帶假絲酵母1-18 進(jìn)行木糖醇發(fā)酵。結(jié)果表明，蔗渣半纖維素稀酸水解物的木糖醇發(fā)酵性能隨生物脫毒時(shí)間的延長(zhǎng)而提高(表2)，當(dāng)脫毒發(fā)酵超過40 h，其K值達(dá)到Kmax后，熱帶假絲酵母木糖醇發(fā)酵產(chǎn)量最高達(dá)134.5 g·L-1，繼續(xù)延長(zhǎng)脫毒發(fā)酵時(shí)間并不能增加熱帶假絲酵母1-18的木糖醇發(fā)酵產(chǎn)量。

表2 生物脫毒時(shí)間對(duì)熱帶假絲酵母1-18木糖醇發(fā)酵性能的影響Table 2 Effect of biological detoxification time on the performance of xylitol fermentation by C.troplicalis 1-18

2.5 循環(huán)利用細(xì)胞對(duì)脫毒發(fā)酵的影響

如圖4所示，隨著循環(huán)利用細(xì)胞的次數(shù)增加，細(xì)胞密度增加，所需要的脫毒時(shí)間縮短。因此，只要所用的酵母細(xì)胞沒有喪失降解毒物的活性，循環(huán)利用細(xì)胞不僅節(jié)約了細(xì)胞增殖時(shí)間，而且高的初始細(xì)胞密度也降低了單位細(xì)胞接觸毒物的量。這種效應(yīng)的累加大幅度縮短脫毒所需要的時(shí)間。

圖4 循環(huán)利用細(xì)胞對(duì)東方伊薩酵母S-7脫毒耗時(shí)和細(xì)胞干重的影響Fig.4 Effect of recycling cells on bio-detoxification time and cell dry weight of I.orientails S-7

2.6 熱帶假絲酵母1-18連續(xù)發(fā)酵生物脫毒水解物生產(chǎn)木糖醇

如表3所示，低密度接種熱帶假絲酵母1-18，起點(diǎn)木糖濃度150 g·L-1，耗時(shí)66 h，木糖醇生成速率達(dá)到1.95 g·L-1·h-1；循環(huán)利用細(xì)胞，從第3代起木糖濃度增加至200 g·L-1，木糖醇生成速率提高2倍，到第4代時(shí)木糖醇產(chǎn)量達(dá)163.8 g·L-1。

表3 熱帶假絲酵母1-18連續(xù)發(fā)酵脫毒水解物生產(chǎn)木糖醇Table 3 Continuous fermentation of C.tropicalis detoxified hydrolysate to produce xylitol

3 討論

木質(zhì)纖維稀酸水解物中存在復(fù)雜的代謝毒物。衛(wèi)力等[4]證明半纖維素水解物中的微生物代謝毒物(甲酸、乙酸、糠醛、苯甲醛、香草醛、愈創(chuàng)木酚、對(duì)羥基苯甲酸等) 對(duì)木糖醇發(fā)酵菌熱帶假絲酵母1-18存在毒害作用，使得木糖醇產(chǎn)量顯著降低，水解物毒物含量越高，木糖醇產(chǎn)量越低。Bruno等[18]研究證實(shí)西伊薩酵母可降解蔗渣水解物中的毒物，脫毒24 h后，毒物降低的濃度分別為丁香醛66.67%、阿魏酸73.33%、糠醛62%以及5-羥甲基糠醛85%。筆者[13]前期研究證實(shí)東方伊薩酵母S-7能同時(shí)降解半纖維素水解物中的乙酸、糠醛、香草醛、酚性物(沒食子酸，苯酚)，抑制物降解后的木糖醇發(fā)酵性能顯著改善。鄒韞智[19]研究發(fā)現(xiàn)季氏畢赤酵母Pichiaguilliermondii對(duì)抑制物有較好的耐受性，并能迅速降解水解液中的糠醛、羥甲基糠醛。釀酒酵母Saccharomycescerensiae、構(gòu)巢曲霉菌Aspergillusnidulans、煤油霉菌Amorphothecaresinae、木生錐毛殼菌Coniochaetaligniaria等微生物均具備降解木質(zhì)纖維水解物中的甲酸、糠醛、羥甲基糠醛的性能，并改善水解物乙醇或木糖醇發(fā)酵性能[20-27]?？梢娎梦⑸镞M(jìn)行生物脫毒是可行的，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，可提高木質(zhì)纖維水解物中糖分利用率。

生物脫毒改善水解物發(fā)酵性能盡管取得不錯(cuò)效果，但現(xiàn)有的單一或組合微生物，不能將水解物中的抑制物組分徹底降解或轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，而且生物脫毒過程耗時(shí)長(zhǎng)，水解物中的有效糖分含量低。因此生物脫毒技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化，建議從以下3個(gè)方面展開研究：(1)繼續(xù)篩選耐更高濃度毒物、降解毒物效率更高的活性微生物，以減少生物脫毒過程的發(fā)酵能耗；(2)篩選耐高濃度非揮發(fā)性抑制物的脫毒微生物或乙醇、木糖醇發(fā)酵菌種，減少脫毒的發(fā)酵體積，同時(shí)減少乙醇或木糖醇發(fā)酵的體積，提高產(chǎn)物濃度，降低能耗；(3)利用現(xiàn)有的乙醇或木糖醇發(fā)酵菌與脫毒微生物基因進(jìn)行重新組裝，構(gòu)建同時(shí)具備脫毒和產(chǎn)乙醇或木糖醇的基因工程菌，減少發(fā)酵步驟,降低能耗。

4 結(jié)論

本研究進(jìn)一步證實(shí)東方伊薩酵母S-7可有效降解蔗渣半纖維素稀酸水解物中的抑制物。將蔗渣半纖維素稀酸水機(jī)物初始pH值調(diào)節(jié)至5.0，添加2 g·L-1尿素，脫毒40 h，水解物木糖醇(134.5 g·L-1)發(fā)酵性能顯著改善(空白對(duì)照組64.5 g·L-1)。循環(huán)利用細(xì)胞進(jìn)行生物脫毒，起到馴化細(xì)胞的目的，脫毒細(xì)胞濃度增加，脫毒時(shí)間由原來的40 h減至27 h。熱帶假絲酵母1-18連續(xù)發(fā)酵脫毒水解物生產(chǎn)木糖醇的速率提高2倍。