研究人員借助ARTP（室溫等離子體）誘變、適應(yīng)性進(jìn)化以及高通量的基于三苯基-2H-四唑氯化銨（TTC）及前體物丙酮酸（或丙酮酸自由基離子）與Fe3+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)呈現(xiàn)黃色的雙重高通量篩選方法（Py-Fe3+）獲取了分別對高濃度甘蔗糖蜜（總糖濃度達(dá)到300 g/L）以及蔗糖添加模型下的高溫（37℃）、高醇（10%）、高滲透壓（400 g/L可發(fā)酵總糖）以及高濃度K+(15 g/L)、Ca2+(8 g/L)、K+&Ca2+(15 g/L &8 g/L)發(fā)酵環(huán)境下的七株魯棒型釀酒酵母菌株（圖1、表1）。通過各自魯棒型菌株在高濃度甘蔗糖蜜環(huán)境下細(xì)胞形態(tài)比較（圖2），乙醇合成的產(chǎn)率以及細(xì)胞數(shù)量（圖3、圖4）、魯棒型菌株比較基因組學(xué)、比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)GO、KEGG分析研究，得出K+、Ca2+同時存在才是限制釀酒酵母高濃度甘蔗糖蜜乙醇發(fā)酵的主要因素。
圖1 實驗流程
表1 在相同發(fā)酵條件下與野生型J108相比產(chǎn)量差距
圖2 在250 g/L糖蜜發(fā)酵不同菌株的細(xì)胞形態(tài)
A:NGCa2+-F1; B:NGK+-F1; C:NGK+&Ca2+-F1; D:NGTM-F1
圖3 不同菌株的乙醇合成率及細(xì)胞數(shù)
圖4.在5L發(fā)酵罐體系中利用250 g/L甘蔗糖蜜發(fā)酵， 菌株NGTM-F1的乙醇產(chǎn)量達(dá)到111.65 g/L
總結(jié)：甘蔗糖蜜對細(xì)胞的影響不僅僅局限于高濃度發(fā)酵，在低濃度情況下同樣會對細(xì)胞的生長造成一定影響。該項目的研究是為首次從科學(xué)研究的角度準(zhǔn)確闡述了限制釀酒酵母無法實現(xiàn)高濃度甘蔗糖蜜高濃度乙醇發(fā)酵的主要限制因素，其結(jié)果對于以甘蔗糖蜜作為底物的生物合成具有重要指導(dǎo)作用。
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12934-024-02401-5
研究人員借助ARTP（室溫等離子體）誘變、適應(yīng)性進(jìn)化以及高通量的基于三苯基-2H-四唑氯化銨（TTC）及前體物丙酮酸（或丙酮酸自由基離子）與Fe3+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)呈現(xiàn)黃色的雙重高通量篩選方法（Py-Fe3+）獲取了分別對高濃度甘蔗糖蜜（總糖濃度達(dá)到300 g/L）以及蔗糖添加模型下的高溫（37℃）、高醇（10%）、高滲透壓（400 g/L可發(fā)酵總糖）以及高濃度K+(15 g/L)、Ca2+(8 g/L)、K+&Ca2+(15 g/L &8 g/L)發(fā)酵環(huán)境下的七株魯棒型釀酒酵母菌株（圖1、表1）。通過各自魯棒型菌株在高濃度甘蔗糖蜜環(huán)境下細(xì)胞形態(tài)比較（圖2），乙醇合成的產(chǎn)率以及細(xì)胞數(shù)量（圖3、圖4）、魯棒型菌株比較基因組學(xué)、比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)GO、KEGG分析研究，得出K+、Ca2+同時存在才是限制釀酒酵母高濃度甘蔗糖蜜乙醇發(fā)酵的主要因素。
圖1 實驗流程
表1 在相同發(fā)酵條件下與野生型J108相比產(chǎn)量差距
圖2 在250 g/L糖蜜發(fā)酵不同菌株的細(xì)胞形態(tài)
A:NGCa2+-F1; B:NGK+-F1; C:NGK+&Ca2+-F1; D:NGTM-F1
圖3 不同菌株的乙醇合成率及細(xì)胞數(shù)
圖4.在5L發(fā)酵罐體系中利用250 g/L甘蔗糖蜜發(fā)酵， 菌株NGTM-F1的乙醇產(chǎn)量達(dá)到111.65 g/L
總結(jié)：甘蔗糖蜜對細(xì)胞的影響不僅僅局限于高濃度發(fā)酵，在低濃度情況下同樣會對細(xì)胞的生長造成一定影響。該項目的研究是為首次從科學(xué)研究的角度準(zhǔn)確闡述了限制釀酒酵母無法實現(xiàn)高濃度甘蔗糖蜜高濃度乙醇發(fā)酵的主要限制因素，其結(jié)果對于以甘蔗糖蜜作為底物的生物合成具有重要指導(dǎo)作用。
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12934-024-02401-5
