以乳清生产燃料乙醇关键技术的研究与应用

本项目属于发酵工程领域，主要涉及菌种的选育、发酵工艺与生产工艺的开发等内容。

乳清含乳糖5-6%，是生产干酪时所得的一种副产品。世界上每年有上亿吨乳清产生，但其资源利用程度不高，一半以上的乳清作为废弃物被排放到自然界中，这不仅造成了资源的巨大浪费，同时对环境造成了很大的污染。

主要技术内容如下：

1. 针对目前乳清酒精发酵菌种存在发酵速度慢、耐乙醇能力差、糖残留量高和酒精产率低等问题，本研究通过现代育种技术和基因敲除手段，选育了一株耐高温、耐酒精的优良酿酒酵母菌种。其高温耐性和酒精耐性分别为40℃和20%（V/V），可广泛用于多种原料的燃料乙醇发酵。

2. 针对乳清酿酒酵母工程菌普遍存在的葡萄糖阻遏效应，致使乳清发酵时存在发酵速度慢、酵母二次生长等问题。本研究通过同源重组技术，在酿酒酵母胞内将K. marxianus乳糖酶基因LAC4和乳糖通透酶基因LAC12分别整合于分葡萄糖阻遏关键酶基因MIG1和中性海藻糖酶基因NTH1编码区，使酿酒酵母具备利用乳糖产乙醇的能力的同时，去除葡萄糖阻遏、提高酒精耐性和高温耐性。在此基础上，利用基因敲除技术阻断限制半乳糖代谢的关键基因GAL80，最终构建了高效利用乳糖发酵生产燃料乙醇的酿酒酵母工程菌。发酵时间从96小时缩短到60小时，乳糖利用率达到95%以上。

3. 针对由于乳清中乳糖含量低，采用分批发酵乳清生产燃料乙醇存在着发酵效率低、发酵速度慢等问题。本研究通过对乳糖代谢反应动力学、固定化细胞和连续发酵等工艺条件的探究，建立了固定化连续发酵乳清生产燃料乙醇的新技术和生产工艺路线。发酵周期从60小时缩短到36小时，提高了发酵设备的发酵效率。

本项目属于发酵工程领域，涉及到菌种的选育、发酵工艺与生产工艺的开发等内容。

乳清含乳糖5-6%，是生产干酪时所得的一种副产品。世界上每年有上亿吨乳清产生，但其资源利用程度不高，一半以上的乳清作为废弃物被排放到自然界中，这不仅造成了资源的巨大浪费，同时对环境造成了很大的污染。

主要技术内容：

（1）针对目前乳清酒精发酵菌种存在发酵速度慢、耐乙醇能力差、糖残留量高和酒精产率低等问题，本研究通过现代育种技术和基因敲除手段，选育了一株耐高温、耐酒精的优良酿酒酵母菌种，其高温耐性和酒精耐性分别为40℃和20%（V/V），可广泛用于多种原料的燃料乙醇发酵。

（2）针对乳清酿酒酵母工程菌普遍存在的葡萄糖阻遏效应，致使乳清发酵时存在发酵速度慢、酵母二次生长等问题。本研究通过同源重组技术，在酿酒酵母胞内将K。 marxianus乳糖酶基因LAC4和乳糖通透酶基因LAC12分别整合于分葡萄糖阻遏关键酶基因MIG1和中性海藻糖酶基因NTH1编码区，使酿酒酵母具备利用乳糖产乙醇的能力的同时，去除葡萄糖阻遏、提高酒精耐性和高温耐性，在此基础上利用基因敲除技术阻断限制半乳糖代谢的关键基因GAL80，最终构建了高效利用乳糖发酵生产燃料乙醇的酿酒酵母工程菌，发酵时间从96h缩短到60h，乳糖利用率达到95%以上。

（3）针对由于乳清中乳糖含量低，采用分批发酵乳清生产燃料乙醇存在着发酵效率低，发酵速度慢等问题。本研究通过对乳糖代谢反应动力学、固定化细胞和连续发酵等工艺条件的探究，建立了固定化连续发酵乳清生产燃料乙醇的新技术和生产工艺路线，发酵周期从60h缩短到36h，提高了发酵设备的发酵效率。