【摘 要】
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木质纤维素是地球上储量最丰富的、非粮的、可再生生物质资源,通过生物炼制技术将木质纤维素转化为生物燃料和各种化学原料等高附加值产物是解决资源、环境问题的途径之一。本论文以构建利用木质纤维素生物质生产高值产物酪醇的生物炼制工艺为主线,分别对改善纤维素的糖化效率,优化产酪醇酵母菌株发酵工艺进行了主要研究,并且对同步糖化发酵生产酪醇的新工艺以及将酪醇转化为羟基酪醇的全细胞转化进行了初步探索。首先,为了提高
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木质纤维素是地球上储量最丰富的、非粮的、可再生生物质资源,通过生物炼制技术将木质纤维素转化为生物燃料和各种化学原料等高附加值产物是解决资源、环境问题的途径之一。本论文以构建利用木质纤维素生物质生产高值产物酪醇的生物炼制工艺为主线,分别对改善纤维素的糖化效率,优化产酪醇酵母菌株发酵工艺进行了主要研究,并且对同步糖化发酵生产酪醇的新工艺以及将酪醇转化为羟基酪醇的全细胞转化进行了初步探索。首先,为了提高纤维素的糖化效率,研究了里氏木霉纤维素酶Cel7A的碳水化合物结合域（carbohydrate binding module,CBM）,对其不同位置的氨基酸残基进行了突变,获得了糖化效率得以提高的五个突变体（Cel7A-CBMT1D,Cel7A-CBMI11D,Cel7A-CBMG22D,Cel7A-CBMs14D/S21D/T24D/P30D,Cel7A-CBMs14D/V18D/S21D/T24D/P30D）,其中效率提高最高的突变体为五位点突变,其以微晶纤维素为底物时糖化效率提高了 59.0%。然后,研究了不同碳源对代谢工程改造后的酵母生产酪醇的影响,并通过摇瓶与发酵罐两种培养方式对发酵过程进行了探究与优化,最终使发酵罐条件下的酪醇产量提高了 3.85倍,达到了 3.35g/L。同时发现乙醇作为补料碳源其碳转化率比葡萄糖更高。最后,尝试以滤纸为底物,通过同步糖化发酵工艺生产酪醇,最终获得了0.3g/L的酪醇产量,初步实现了以纤维素为原料生产酪醇的生物炼制工艺。同时构建了表达4-羟基苯乙酸酯-3单加氧酶（EC 1.14.14.9）和黄素还原酶（EC 1.5.1.36）的大肠杆菌,以酪醇为底物进行全细胞转化,初步实现了酪醇向羟基酪醇的转化。
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