黃俊 梁士劼

摘要：聯(lián)合生物加工（consolidated bioprocessing）是將纖維素酶的產(chǎn)生、纖維素酶解、糖發(fā)酵全部同時(shí)在一個(gè)反應(yīng)器中完成，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程由一種微生物或微生物集合體來(lái)完成。聯(lián)合生物加工具有工藝簡(jiǎn)便、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是最優(yōu)的纖維素乙醇生產(chǎn)策略，又被稱為第三代生物燃料。本文介紹構(gòu)建符合聯(lián)合生物加工要求菌株的2條途徑，第1類聯(lián)合生物加工菌株改造纖維素酶生產(chǎn)菌，使其能夠高產(chǎn)乙醇;第2類聯(lián)合生物加工菌株改造乙醇高產(chǎn)菌株，使其能夠分泌纖維素酶。本文還對(duì)聯(lián)合生物加工候選菌株及其優(yōu)缺點(diǎn)做了概括，為今后研究提供了理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)方法。

關(guān)鍵詞：纖維素;微生物;乙醇;聯(lián)合生物加工;纖維素酶

中圖分類號(hào)： S188文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2021）02-0018-06

收稿日期：2020-05-11

基金項(xiàng)目：廣西自然科學(xué)基金（編號(hào)：2018GXNSFAA294035、2018GXNSFAA294118、2018GXNSFAA138111、2020GXNSFAA259021）。

作者簡(jiǎn)介：黃?。?982—），男，廣西靖西人，博士，助理研究員，主要從事纖維素乙醇研究。E-mail：jimh25@foxmail.com。纖維素是具有分布廣、蘊(yùn)藏量豐富、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)的可再生資源[1]。纖維素由木質(zhì)素、半纖維素和纖維素3個(gè)部分組成高度結(jié)晶的聚合體，纖維素居于聚合體中心位置，外圍結(jié)構(gòu)則由半纖維素與木質(zhì)素組成。因此，利用纖維素生產(chǎn)乙醇就需經(jīng)過(guò)預(yù)處理環(huán)節(jié)，以瓦解纖維素結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)纖維素酶酶解纖維素和半纖維素，再由微生物對(duì)葡萄糖等糖類進(jìn)行發(fā)酵得到終產(chǎn)物乙醇[2]。

木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的過(guò)程可分為4個(gè)部分：預(yù)處理、酶解、發(fā)酵和純化等。在這4個(gè)主要環(huán)節(jié)中，糖化發(fā)酵環(huán)節(jié)直接關(guān)系著乙醇產(chǎn)量，是纖維素生產(chǎn)乙醇的關(guān)鍵步驟。已有多種技術(shù)手段先后被提出，主要分為分步糖化和發(fā)酵（separate enzymatic hydrolysis and fermentation，簡(jiǎn)稱SHF）、同步糖化發(fā)酵 （simultaneous saccharification and fermentation，簡(jiǎn)稱SSF）、同步糖化共發(fā)酵（simultaneous saccharification and co-fermentation，簡(jiǎn)稱SSCF）、聯(lián)合生物加工（consolidated bioprocessing，簡(jiǎn)稱CBP）四大類[2-3]（圖1）。相比于前面3種技術(shù)工藝，聯(lián)合生物加工（CBP）具有生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、投入少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是最優(yōu)的纖維素乙醇生產(chǎn)策略。本研究就聯(lián)合生物加工在纖維素燃料乙醇方面的研究進(jìn)行綜述。

1聯(lián)合生物加工與其他糖化發(fā)酵工藝的比較

前處理后的纖維素原料由纖維素酶水解生成糖，隨后在另一發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵生成乙醇，這種生產(chǎn)工藝被稱為分步糖化和發(fā)酵（SHF）[3]。這種生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以在各自最優(yōu)的反應(yīng)條件下進(jìn)行，反應(yīng)條件互不干擾。該工藝缺點(diǎn)在于葡萄糖等纖維素酶解產(chǎn)物的累積會(huì)反過(guò)來(lái)抑制纖維素酶的活性，從而導(dǎo)致后續(xù)酶解效率降低，終產(chǎn)物乙醇的產(chǎn)率也隨之明顯降低。

為消除葡萄糖等酶解產(chǎn)物對(duì)纖維素酶活性的反抑制作用，有科學(xué)家提出了同時(shí)糖化和發(fā)酵（SSF）過(guò)程，在一個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)同時(shí)進(jìn)行酶解和發(fā)酵反應(yīng)[4]。同時(shí)糖化和發(fā)酵工藝的優(yōu)點(diǎn)是酵母等微生物直接利用酶解產(chǎn)物葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，從而消除了葡萄糖和纖維二糖等酶解產(chǎn)物對(duì)纖維素酶的反饋抑制作用，減少反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)率也得到提高，終產(chǎn)物乙醇的得率會(huì)更高。但是同時(shí)糖化和發(fā)酵工藝也有明顯的缺點(diǎn)，即最佳的酶解反應(yīng)條件和微生物發(fā)酵產(chǎn)乙醇條件不一致，特別是溫度不同造成的影響最大。同步糖化共發(fā)酵（SSCF）和同時(shí)糖化和發(fā)酵（SSF）的區(qū)別在于，戊糖發(fā)酵是否在同一發(fā)酵罐中完成。

上述3種工藝的共同之處是都需要添加纖維素酶。而目前使用的纖維素酶存在活力低、價(jià)格昂貴等問(wèn)題，這無(wú)疑加大了生產(chǎn)成本。為了壓縮纖維素酶的成本，聯(lián)合生物加工工藝應(yīng)運(yùn)而生。聯(lián)合生物加工是將纖維素酶的產(chǎn)生、纖維素酶解、糖發(fā)酵全部同時(shí)在一個(gè)反應(yīng)器中完成，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程由一種微生物或微生物集合體來(lái)完成。聯(lián)合生物加工可以有效降低纖維素乙醇生產(chǎn)成本，是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)化的邏輯終點(diǎn)，為了和前面幾種糖化發(fā)酵工藝相區(qū)別，又被稱為第3代生物燃料[5]。聯(lián)合生物加工面臨的主要問(wèn)題是開發(fā)出合適的微生物菌群。當(dāng)前，適合聯(lián)合生物加工的候選菌株主要有兩大類：第1類聯(lián)合生物加工菌株通過(guò)改造纖維素酶生產(chǎn)菌，使其降解纖維素后能夠直接利用糖分發(fā)酵產(chǎn)乙醇;第2類聯(lián)合生物加工菌株則是改造現(xiàn)有的乙醇高產(chǎn)菌株，使其能夠分泌纖維素酶降解纖維素。

2乙醇高產(chǎn)菌在聯(lián)合生物加工中應(yīng)用

目前聯(lián)合生物加工研究熱點(diǎn)集中在乙醇高產(chǎn)菌，因?yàn)榇祟愇⑸锞哂泻軓?qiáng)的產(chǎn)乙醇能力以及較高的乙醇耐受性，在工業(yè)生產(chǎn)上已有廣泛應(yīng)用。發(fā)酵單胞菌（Zymomonas mobilis）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、管囊酵母（Pachysolen tannophilus）、樹干畢赤酵母（Pichia stipitis）和休哈塔假絲酵母（Candida albicans）等微生物是第2類聯(lián)合生物加工的候選菌株[6-8]。釀酒酵母基因組序列已經(jīng)測(cè)通，基因改造技術(shù)成熟，且生長(zhǎng)速率快、乙醇產(chǎn)量高，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的候選菌株。改造乙醇高產(chǎn)菌基本策略是使菌株能夠高效分泌纖維素酶。經(jīng)過(guò)不懈努力，一個(gè)或多個(gè)纖維素酶基因已經(jīng)在釀酒酵母中得到表達(dá)，分泌出有活性的纖維素，能在以纖維素為碳源的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)和/或產(chǎn)乙醇，使獲得適用于聯(lián)合生物加工的釀酒酵母工程菌株不再遙不可及[9]。纖維二糖水解酶（CBH）是纖維素酶系的重要組成，是水解纖維素必需的酶系之一。然而釀酒酵母異源表達(dá)纖維二糖水解酶普遍存在著分泌量低的問(wèn)題。最近，Xiao等成功獲得纖維二糖水解酶I（CBHI）高產(chǎn)的釀酒酵母重組菌株。重組后的2株釀酒酵母菌分別分泌出 716.43 U/mL 和205.13 U/mL CBHI，同時(shí)還能夠利用玉米秸產(chǎn)酒精[10]。要提高纖維素降解效率，需要有多個(gè)纖維素酶協(xié)同表達(dá)。van Rensburg 等首次報(bào)道在釀酒酵母中表達(dá)由內(nèi)孢霉酵母（Endomyces fibuliger）β-葡糖苷酶1（BGL1）、溶纖維丁酸弧菌（Butyrivibrio fibrisolvens）END1、黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）CBH1和生黃瘤胃球菌（Ruminococcus flavefaciens）內(nèi)切葡聚糖酶1（CEL1）組成的纖維素酶系，重組酵母菌能降解羧甲基纖維素等多種底物[11]?，F(xiàn)在已有越來(lái)越多的研究結(jié)果表明多纖維素酶基因可以在在釀酒酵母中異源表達(dá)，并適合應(yīng)用于聯(lián)合生物加工[12-13]。

隨著細(xì)胞表面展示技術(shù)的發(fā)展，已有科研人員利用這一技術(shù)將纖維素酶展示在酵母細(xì)胞表面以達(dá)到降解纖維素的目的[14-16]。Tsai等選取來(lái)自熱纖梭菌（Clostridium thermocellum）的內(nèi)切葡聚糖酶和解纖維梭菌（Clostridium cellulolyticum）的內(nèi)切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶組成一個(gè)全新的纖維小體，并重組到酵母細(xì)胞上[17]。為進(jìn)一步提高纖維小體水解纖維素能力，他們又用β-葡糖苷酶取代原先來(lái)自解纖維梭菌的內(nèi)切葡聚糖酶。該重組酵母可利用無(wú)定形纖維素產(chǎn)生出3.5 g/L的乙醇，是理論值的95%。

雖然釀酒酵母的改造取得不少成果，可要達(dá)到纖維素乙醇工業(yè)化生產(chǎn)這一目標(biāo)，還須解決諸多難點(diǎn)：纖維素酶蛋白不能正確折疊或修飾;多個(gè)異源基因的共表達(dá)對(duì)酵母細(xì)胞生理活動(dòng)產(chǎn)生不利影響;異源基因如何協(xié)同表達(dá)等[6]。另外，釀酒酵母等微生物不能利用戊糖產(chǎn)乙醇也是亟需解決的難題。已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)經(jīng)基因改造過(guò)的釀酒酵母重組菌株可以利用戊糖，但乙醇產(chǎn)量仍然相對(duì)較低[18]。

3產(chǎn)纖維素酶菌在聯(lián)合生物加工中的應(yīng)用

3.1產(chǎn)纖維素酶真菌在聯(lián)合生物加工中的應(yīng)用

自然界中的一些真菌，如曲霉屬（Aspergilli）、木霉菌（Trichoderma）等，不但具有水解纖維素的能力，對(duì)酸、醛等耐受能力強(qiáng)，同時(shí)能將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇[19]。這些真菌微生物普遍被認(rèn)為包含有2個(gè)生物代謝系統(tǒng)，一個(gè)代謝系統(tǒng)產(chǎn)生纖維素酶，在有氧條件下將纖維素降解成已糖和戊糖;另一個(gè)代謝系統(tǒng)在厭氧條件下利用已糖和戊糖生產(chǎn)乙醇和其他副產(chǎn)物，如乙酸[20]。

木霉屬（Trichoderma）以里氏木霉為代表，其擁有一系列完備的纖維素酶，是當(dāng)前商業(yè)化最為成功的纖維素酶生產(chǎn)菌株[21]。其生產(chǎn)的纖維素酶具有穩(wěn)定性好、酶活性高、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。憑借這些優(yōu)勢(shì)，里氏木霉成為頗具潛力的聯(lián)合生物加工候選菌株。Stevenson等從牛糞中分離得到一株木霉菌株，他們發(fā)現(xiàn)該菌株能利用葡萄糖和木糖等多種糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，也可以利用纖維素生產(chǎn)乙醇。通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件，該菌株利用葡萄糖的乙醇產(chǎn)率增加了12.5倍（從0.4 g/L升到5 g/L）[22]。Xu等將里氏木霉應(yīng)用于聯(lián)合生物過(guò)程做了深入研究[6]。該研究小組發(fā)現(xiàn)里氏木霉比其他絲狀真菌可以產(chǎn)生更高的纖維素乙醇。然而，在可溶性糖（葡萄糖和木糖）方面，里氏木霉是比其他真菌的低。里氏木霉能夠產(chǎn)生出更多纖維素乙醇可能正是因?yàn)槠鋼碛袃?yōu)異的纖維素酶系。本課題組先對(duì)里氏木霉進(jìn)行誘變處理，篩選到一株乙醇產(chǎn)量得到提高的突變菌株，再將該突變菌株與釀酒酵母進(jìn)行基因組重排，得到一株乙醇產(chǎn)量和乙醇耐受性都有提高的重組菌株，使里氏木霉應(yīng)用于聯(lián)合生物加工更有前景[23]。

鐮孢屬（Fusarium）和其他產(chǎn)纖維素酶真菌的最大區(qū)別是其耐受能力強(qiáng)。尤其是輪狀鐮刀霉菌（Fusarium verticillioides）對(duì)葡萄糖、乙醇和乙酸的耐受性都很強(qiáng)[24]。當(dāng)乙醇濃度達(dá)到4.5%～5.0%時(shí)，輪狀鐮刀霉菌仍然可以發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乙醇。乙酸是微生物在乙醇發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的主要抑制劑，但輪狀鐮刀霉菌可以將乙酸還原為乙醇，從而抵消抑制。因此，輪狀鐮刀霉菌也是聯(lián)合生物加工備受矚目的候選菌株。輪狀鐮刀霉菌利用葡萄糖、木糖以及葡萄糖和木糖的混合糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇，乙醇產(chǎn)率分別為0.47、0.46、0.50 g/g[25]。目前，以未經(jīng)預(yù)處理過(guò)的纖維素為碳源獲得乙醇量最高的真菌就是輪狀鐮刀霉菌，產(chǎn)量達(dá)到80 mg/g[24]。經(jīng)堿預(yù)處理過(guò)的麥稈為碳源時(shí)，輪狀鐮刀霉菌的乙醇產(chǎn)量更是達(dá)到326 mg/g，為理論值的80.2%[26]。利用經(jīng)堿液蒸煮過(guò)的甘蔗渣為碳源，輪狀鐮刀霉菌能發(fā)酵出46 g/L 乙醇 [25]。輪狀鐮刀霉菌的缺點(diǎn)在于生長(zhǎng)速度慢。雖然已有報(bào)道在過(guò)表達(dá)磷酸葡萄糖醛酸酶（phosphoglucomutase）和醛糖轉(zhuǎn)移酶（transaldolase）時(shí)可以提高輪狀鐮刀霉菌生長(zhǎng)速度，但離聯(lián)合生物加工的要求還有一定距離[27]。

白腐類真菌可以產(chǎn)生多種纖維素酶，同時(shí)產(chǎn)乙醇能力也很強(qiáng)。以毛柄金錢菌（Flammulina velutipes）為代表，其利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇可以到達(dá)理論值的88%，尤其是其利用蔗糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的能力也跟葡萄糖一樣高[28]。毛柄金錢菌基因組測(cè)序結(jié)果顯示其基因組內(nèi)含有58個(gè)乙醇脫氫酶基因，這是其乙醇發(fā)酵能力強(qiáng)的一個(gè)重要原因[29]。毛柄金錢菌對(duì)乙醇的耐受度也很強(qiáng)，最高可以耐受 120 g/L 乙醇。其他白腐類真菌如香栓菌（Trametes suaveolens）、變色栓菌（Trametes versicolor）等也可以利用糖和纖維素產(chǎn)酒精[30]。

曲霉屬（Aspergilli）有完善的纖維素酶系，可以將纖維素有效水解成糖，并能將這些糖轉(zhuǎn)化為乙醇，其最大特點(diǎn)是利用木糖能力較強(qiáng)。米曲霉（Aspergilli oryzae）利用葡萄糖產(chǎn)乙醇能力最強(qiáng)，米曲霉NRRL 694利用葡萄糖（50 g/L）發(fā)酵產(chǎn)乙醇的最高值可以達(dá)到24.4 g/L，已經(jīng)非常接近理論值。該菌利用木糖（50 g/L）產(chǎn)乙醇的量可達(dá)4.7 g/L，為理論值的22%[31]。醬油曲霉（Aspergilli tamari）利用葡萄糖產(chǎn)乙醇的能力僅次于米曲霉，醬油曲霉NRRL 429的乙醇產(chǎn)量最高可達(dá)18.6 g/L，但是利用木糖的能力弱于米曲霉[31]。曲霉屬中利用木糖能力最強(qiáng)的是大豆曲霉NRRL5597（Aspergilli sojae），乙醇產(chǎn)量最高為5.4 g/L[31]。曲霉菌作為聯(lián)合生物加工菌株的主要局限性在于副產(chǎn)物有機(jī)酸對(duì)發(fā)酵有抑制作用[32]。

除了上述這些真菌，粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）、多變擬青霉（Paecilomyces variotii）、米根霉（Rhizopus oryzae）等真菌也被用于聯(lián)合生物加工研究[33-36]。米根霉具有發(fā)酵戊糖、易生長(zhǎng)、對(duì)抑制劑有高耐受性等優(yōu)點(diǎn)，成為CBP 潛在候選菌株。但米根霉在發(fā)酵過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)出過(guò)多的副產(chǎn)物乳酸等問(wèn)題[37]。各種真菌利用纖維素生產(chǎn)乙醇能力見表1。

3.2梭菌在聯(lián)合生物加工中的應(yīng)用

梭菌是一種革蘭氏陽(yáng)性，可生成瓶狀內(nèi)生孢子的厭氧細(xì)菌。研究發(fā)現(xiàn)有數(shù)種梭菌具有將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇和有機(jī)酸的優(yōu)良特性。這其中最具研究前景的當(dāng)屬熱纖維梭菌（Clostridium thermocellum）[38]。這種梭菌以纖維小體這種特殊的形式分泌纖維素酶，纖維小體是一種多功能、多酶類由支架組裝而成的復(fù)合物，能夠跟纖維素酶一樣有效降解纖維素。水解纖維素后生成的丙酮酸在熱纖維梭菌中有2個(gè)主要的分解代謝通路，一條代謝通路的總產(chǎn)物是乙醇，另一條則是氫氣和有機(jī)酸。而正因?yàn)橛袡C(jī)酸的存在抑制了乙醇的生成，即使是在最優(yōu)發(fā)酵條件下，熱纖維梭菌的乙醇產(chǎn)量?jī)H勉強(qiáng)達(dá)到理論值的一半。因此對(duì)熱纖維梭菌的研究熱點(diǎn)就在于阻斷有機(jī)酸和氫氣的代謝通路，從而提高乙醇的產(chǎn)量。Rydzak等敲除丙酮酸甲酸裂解酶（pyruvate formate lyase，pflB）和丙酮酸甲酸裂解酶激活因子（PFL-activating enzyme，簡(jiǎn)稱pflA）極大地減少了有機(jī)酸的生成[39]。Biswas等通過(guò)敲除乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，簡(jiǎn)稱ldh），使熱纖維梭菌的乙醇產(chǎn)量提高了30%，并且提高了乙醇耐受性[40]。Papanek等則敲除了所有的其他代謝支路的基因，構(gòu)建出基因工程菌AG553[41]。該工程菌可以利用微晶纖維素（60 g/L）生成乙醇（22.4 g/L），乙醇產(chǎn)率（0.39 getha/ggluc）達(dá)到了理論值的75%。如果將氨基酸的生成代謝通路切斷還有望進(jìn)一步提高乙醇產(chǎn)率。

3.3桿菌在聯(lián)合生物加工中的應(yīng)用

桿菌屬（Thermoanaerobacterium）含有一類嗜熱、可水解半纖維素的專性厭氧菌。這類菌以厭氧嗜熱桿菌（T. saccharolyticum）為代表，可以分泌出水解半纖維素所必需的木聚糖酶，并可以利用半纖維素水解產(chǎn)物：如木聚糖、木糖和阿拉伯糖。Herring等通過(guò)敲除胞外多糖合成基因和調(diào)控因子perR，再導(dǎo)入磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶和乙酸激酶改造出厭氧嗜熱桿菌M2886[42]。厭氧嗜熱桿菌M2886可以同時(shí)利用纖維二糖和麥芽糊精混合發(fā)酵液發(fā)酵產(chǎn)乙醇，乙醇產(chǎn)量最高可到70 g/L。在含有微晶纖維素、葡萄糖、木糖和乙酸的混合培養(yǎng)基中，M2886可以產(chǎn)出61 g/L的乙醇，達(dá)到理論值的92%。在添加熱纖維梭菌纖維小體的條件下，M2886還可以分別利用纖維素和半纖維素發(fā)酵生產(chǎn)出31 g/L和26 g/L的乙醇。

3.4芽孢桿菌在聯(lián)合生物加工中的應(yīng)用

熱葡糖苷酶地芽孢桿菌（Geobacillus thermoglucosidasiu）是一種嗜熱、革蘭氏陽(yáng)性、兼性厭氧菌，已發(fā)現(xiàn)其能在65 ℃的高溫下產(chǎn)生乙醇（體積分?jǐn)?shù)可達(dá)10%），并且可以直接利用稻草水解糖（主要成分是葡萄糖和木糖）發(fā)酵產(chǎn)乙醇[42]。雖然桿菌（Geobacillus spp.）不能降解結(jié)晶纖維素，卻可以通過(guò)將半纖維素降解成寡糖，并通過(guò)特有的寡糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞內(nèi)消化，從而有效地降解半纖維素。因此桿菌屬可以利用葡聚糖、木聚糖和阿拉伯聚糖等寡糖分子作為碳源。通過(guò)敲除乳酸脫氫酶和丙酮酸甲酸酯裂解酶途徑，并上調(diào)丙酮酸脫氫酶的表達(dá)，使其乙醇發(fā)酵能力得到進(jìn)一步提升[43-44]。

3.5產(chǎn)纖維素酶菌在聯(lián)合生物加工中的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

產(chǎn)纖維素酶菌在聯(lián)合生物過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)：（1）生長(zhǎng)時(shí)不需要厭氧條件，易于擴(kuò)大培養(yǎng);（2）其纖維素酶分泌和降解纖維素機(jī)制已有深入了解;（3）存在著能夠利用已糖和戊糖轉(zhuǎn)化成乙醇的代謝途徑。然而產(chǎn)纖維素酶菌在聯(lián)合生物過(guò)程中也存在著不足：（1）乙醇產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率都較低;（2）乙醇耐受性低;（3）對(duì)于專性好氧的真菌，在厭氧發(fā)酵條件下會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，乙醇產(chǎn)量會(huì)逐步降低[45]。

4展望

為應(yīng)對(duì)氣候變化等問(wèn)題，各國(guó)都在大力發(fā)展清潔能源。使用纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇或其他化工產(chǎn)品具有很好的發(fā)展前景。燃料乙醇的發(fā)展仍有許多難題需要解決，降低生產(chǎn)成本是亟待解決的難題之一。聯(lián)合生物過(guò)程由于其生產(chǎn)流程的高度整合，可以有效降低成本，迎合了可再生能源發(fā)展的趨勢(shì)。這項(xiàng)工藝的難點(diǎn)在于研發(fā)出滿足聯(lián)合生物過(guò)程需求的微生物。為解決這一難題，科研人員借助合成生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，開發(fā)出新的催化效率更高的新纖維素酶并應(yīng)用于聯(lián)合生物過(guò)程菌株的構(gòu)建;同時(shí)深入了解微生物代謝機(jī)理，切斷副產(chǎn)物代謝途徑，從而提高乙醇產(chǎn)量、減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生。隨著對(duì)微生物發(fā)酵機(jī)理的了解，人們必將攻克聯(lián)合生物加工技術(shù)存在的難題。

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