纤维素乙醇的生产涉及的主要步骤,如生物质热化学预处理,酶水解生物质前体和发酵糖到乙醇的转化。至少有两个不同的生物,用于生产纤维素酶以及发酵工程中乙醇的生产。
2016年7月26日发表于《Biotechnology for Biofuels》的一篇名为“Cellulolytic enzyme expression and simultaneous conversion of lignocellulosic sugars into ethanol and xylitol by a new Candida tropicalis strain”的文章介绍一种单一的酵母菌株能够同时实现纤维素酶、木聚糖酶的生产以及糖类到乙醇和木糖醇的转化。
这种命名为热带假丝酵母MTCC25057的酵母菌株从土壤样品中分离得到,能够在一个比较宽泛的温度条件下(32到42℃),在不同的纤维素底物条件下(羟甲基化纤维素和小麦秆(WS))表达木质纤维素酶和木聚糖酶。研究表明,酵母在42℃以及预处理含0.5%WS条件下纤维素酶的表达成正比例关系,浓度在114.1和97.8 U g−1 ds。在相似的生长条件下木聚糖酶也有相应的高活性(689.3 U g−1 ds)。利用酵母表达的纤维素水解酶最高表达量在24小时内。对预处理后的生物质释放的糖,49 g L−1木糖有氧条件下转化为 15.8 g L−1木糖醇。此外,生物质酶解得到 25.4 g L−1 葡萄糖,酵母发酵得到7.3 g L−1的乙醇。
在本研究中,新分离得到的热带假丝酵母能够用于联合生物技工的应用。且该菌株能够在一个较宽泛的条件下生长(温度,pH),以及木质纤维素抑制剂如糠醛、羟甲基糠醛和乙酸为原料生长。由酵母产生的纤维素分解酶有效地用于预处理的生物质水解。释放的木糖和葡萄糖分别转化为木糖醇和乙醇。这在一定程度上具有巨大的产业化意义。