论文总字数：22136字

摘 要

燃料乙醇生产关系国民生计, 目前酵母菌仍是工业生产燃料乙醇的主要菌种。选育出耐高乙醇酵母菌，可以很好的为燃料乙醇生产工业的服务。本文通过对一株野生酵母耐乙醇性能的研究，对其生长特性和耐乙醇特性进行研究，测定其耐乙醇的能力，期望能找到适合乙醇工业化生产的菌株或者具有高耐受乙醇胁迫能力的菌株，并对酵母菌的耐乙醇机理进行初步探讨，为今后的研究奠定理论和实践基础。

关键词： 酒精生产 酵母菌 乙醇耐受

Abstract

Alcohol production relations the livelihood of the people, the yeast is still the main industrial production alcohol strains. Breeding a high sugar yeast,can be very good for alcohol industry production and service. In this paper, through the study of sugar resistance of 6 wild yeast strains which studied the growth characteristics and fermentation characteristics and its determination of the sugar tolerance ability, I hope that can find strains which is suitable for industrialized production of alcohol or strains with high ability to tolerate stress , and discusses the acid and alkali resistant mechanism of yeast which will be theoretical and practical basis for future research.

Key words: alcohol production yeast glucose tolerance

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 燃料乙醇发展基本状况 1

1.2 燃料乙醇开发现状及发展趋势 3

1.3 耐乙醇酵母乙醇发酵的研究背景及意义 3

1.4 耐乙醇酵母乙醇发酵研究现状 4

1.5 耐乙醇酵母乙醇发酵的影响因素 4

1.6 前景展望 5

1.7 实验目的与意义 6

第二章 实验材料与方法 7

2.1实验仪器 7

2.2 实验试剂 7

2.3 实验方法1 8

2.4 实验方法2 8

第三章 结果与讨论 13

3.1菌株#5分子鉴定 13

3.2 菌株#5生长曲线测定 15

3.3 酵母细胞内乙醇耐受相关物质含量的测定 20

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 31

文献综述

1.1 燃料乙醇发展基本状况

燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料。其优点是辛烷值高抗爆性能好，减少矿物燃料对大气的污染，是可再生能源; 缺点是热值低、腐蚀金属。燃料乙醇的生产主要包括发酵和脱水两个过程: 第一步，淀粉糖化后，通过发酵制成乙醇; 第二步，乙醇通过脱水后，制成纯度99.5%以上的无水乙醇[1]

据国际可再生燃料机构( GRFA) ,2010年全球燃料乙醇产量8580万方( 6770万吨) ,2011年全球燃料乙醇产量约8800万方( 6943万吨) 。美国和巴西仍然是两个最大的乙醇生产国，分别占全球总产量的57%、33%，主要原因为起步早、政策导向明确和原料充足。

图1 美国燃料乙醇产量( 单位: 万方)

图2 巴西燃料乙醇产量( 单位: 万方)

图3 我国燃料乙醇产量( 单位: 万吨)

我国燃料乙醇产业起步较晚，但发展迅速。2001年，我国政府发布《新能源和可再生能源产业发展“十五”规划》以及《变性生物燃料乙醇汽油“十五”发展专项规划》，并投资建立了4个大型生物燃料乙醇生产企业，分别为黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇股份有限公司、安徽丰原生物化工有限公司和河南天冠燃料乙醇有限公司。其中黑龙江、吉林和安徽的3 家企业以玉米作为主要原料，河南省建立的企业主要以陈化粮为原料，年均生产能力均在20万吨以上。2005年我国政府颁布了《可再生能源法》，计划2020年我国生物燃料乙醇的年产量达到1000万吨。2007 年，我国政府又批准在广西建立一个以木薯为原料的燃料乙醇企业，用乙醇汽油替代普通无铅汽油。

推动生物燃料乙醇发展意义深远：

解决能源紧张。随着世界经济的不断扩张，各国对能源需求的压力也越来越大。有数据表明，2000 年，我国一次能源消费量为 7.5 亿吨，石油的对外依存度达到 31%，2002 年，中国进口石油大约 7000 多万吨，预计到 2015 年，石油消费量最少 4 亿吨，对外依存度有可能达到 60%，直接影响我国经济的可持续发展，寻找新能源以保障本国能源安全已成为我国的重要战略目标。估计到 2020 年我国的燃料乙醇获得量可达到 1970 万吨，可占当年中国石油需求量的 7%左右，为中国能源安全提供有力支持，将对节约石油资源，确保国家能源安全具有重要意义[2]。

减少环境污染。全球每年由于燃烧矿物燃料排放出来的碳达 60 亿吨，同时矿物燃料在开采中也严重破坏了地表生态环境。汽车及内燃机排出的尾气成为大气中二氧化碳的主要来源，汽油中加入一定量的燃料乙醇后，含氧量增加，辛烷值提高，降低了汽车尾气中有害气体的排放，同时，乙醇作为汽油添加剂完全可以替代有害的增氧剂[3]。

1.2 燃料乙醇开发现状及发展趋势

燃料乙醇一般通过发酵法生产，利用微生物的发酵作用将底物转化为乙醇，按其底物来源，可分为三类：（1）糖类，包括甜菜、甘蔗、甜高粱、瓜干等；（2）淀粉类，包括玉米、小麦、木薯、马铃薯等；（3）纤维素类，包括甘蔗渣、麻类、农作物壳皮、林产品等[4]。各国根据本国的实际情况选用不同的原料进行发酵，如在美国主要利用玉米生产燃料乙醇，而在巴西则更多的是以甘蔗为原料。目前由于酵母菌所能利用的底物范围十分有限，如不能利用由淀粉水解产生的大部分寡糖，也不能利用纤维素水解中的木糖及有机酸，这些问题还不能得到根本解决，生产燃料乙醇普遍面临着技术不成熟，导致其生产成本偏高，使其发展空间受到很大限制，因此，开发节能生产技术，寻找耐受性更高的菌株是燃料乙醇研究的一个发展方向[5]。

乙醇发酵过程中，通过糖酵解途径，酵母菌将葡萄糖高效转化为乙醇和二氧化碳，生产的酒精占理论产量的 90%-95%[6]。然而，此路线存在的重要问题之一是：高浓度乙醇的毒性影响到酿酒酵母的生长、存活、发酵能力, 进而限制了产物浓度的提高[7]。对酿酒酵母乙醇进行筛选、改造, 提高其乙醇耐受性是解决这一难题的有效方法。

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