[01062845]糖蜜酒精高产高效生产技术攻关及产业化示范

任务来源：广西科学研究与技术开发计划项目（重大专项计划），项目名称：糖蜜酒精高产高效生产技术攻关及产业化示范，任务书编号：桂科重1348004-3。所属广西科技重大专项名称：非粮生物质能源产业关键技术攻关与产业化示范。应用领域和技术原理：应用领域：乙醇发酵生产领域：主要应用于甘蔗糖蜜酒精发酵产业。酿酒酵母分子生物学研究领域，包括酿酒酵母的全基因组测序，比较基因组学分析以及基因工程酵母菌株构建等。技术原理：对来自同一筛选环境，乙醇发酵性能不同的野生型酿酒酵母（低产、中产、高产菌株）进行全基因组测序和比较基因组学分析，识别出56个与酿酒酵母乙醇发酵相关的调控基因；通过建立野生型酿酒酵母稳定的单倍体细胞系，以单倍体原生质体为受体进行基因转化，将重组的单倍体细胞进行随机结合复倍，采用高通量筛选方法筛选二倍体的重组细胞，进行遗传稳定性检测，由此建立了异源基因导入野生型酿酒酵母工业菌株的核基因组稳定表达技术。基于比较基因组学的信息，通过不同菌株之间的同源基因置换、异源基因（来自里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因AGL3）导入糖蜜酒精高产酿酒酵母MF1001，从而选育构建出甘蔗糖蜜酒精高产、高效发酵酿酒酵母生产菌种，并将菌株用于年产5万吨糖蜜酒精规模的产业化示范。成果的创造性、先进性：建立了异源基因在野生型酿酒酵母菌株的核基因组稳定表达技术平台，构建了11株符合甘蔗糖蜜酒精工业发酵生产要求的酿酒酵母基因工程菌株，解决了野生型酿酒酵母工业菌株基因改造的技术难题。实现了酿酒酵母工业菌株用于甘蔗糖蜜酒精发酵工业进行大规模产业化生产示范。该项目研究水平：该项目研究建立了异源基因在野生型酿酒酵母工业菌株的核基因组稳定表达技术，构建了11株符合甘蔗糖蜜乙醇发酵的高产酿酒酵母基因工程菌株。菌株的糖蜜酒精浓度达到了15%（V/V）以上，最高达到了16.18%（V/V）。并实现了酿酒酵母工业菌株用于年产5万吨糖蜜酒精规模的产业化示范，发酵乙醇浓度最高达到了15.4%（V/V），发酵效率达到了理论值的94%。因此，项目的总体研究达到了世界先进水平。作用意义：直接经济效益：项目形成的甘蔗糖蜜酒精发酵高性能酿酒酵母菌种已在广西凭祥市丰浩酒精有限公司使用，通过显著提高甘蔗糖蜜酒精发酵的成熟醪酒精浓度和发酵效率，显著降低了生产原料单耗、蒸馏能耗，以及废水的处理费用，取得了良好的经济效益，项目年产5万吨糖蜜酒精的规模预计每年节约的成本：738.24×5=3691.20（万元/年），经济效益极为显著。社会意义：提高酿酒酵母的研究水平。提高该区乃至全国甘蔗糖蜜酒精发酵产业的技术水平，增强甘蔗糖业的市场适应能力和竞争力。该项目研究建立了废水的浓缩肥料化处理技术和絮凝沉降处理技术，其中浓缩处理技术已用于工业生产，实现了甘蔗糖蜜酒精高浓度发酵清洁生产。技术的进一步推广应用将解决中国甘蔗糖蜜酒精产业严重污染环境面临的技术难题，具有极大的环保效益。存在的问题：对项目成果未及时进行总结，形成高水平的研究论文项目：在酿酒酵母乙醇发酵系列工业菌株的比较基因组学、高性能生产菌种的构建、乙醇发酵基因调控机理等方面的研究成果至今国内外均尚未见报道，完全可形成高水平的研究论文发表，提高项目承担单位广西科学院的影响力，但由于担忧项目所获得的酿酒酵母基因组信息外泄，至今尚未发表。为此，要对项目成果进行及时总结，积极促成高水平研究论文的撰写、投稿及发表等工作。有必要筛选性能更为优良的糖蜜酒精废水絮凝沉降剂：该项目根据甘蔗糖蜜酒精废水的特点，已筛选出完全适合该废水处理的高效絮凝沉降剂APAC-SI。但该絮凝剂对糖蜜酒精废水的处理尚存在添加量偏高的问题，由此导致废水的处理成本略微偏高，有必要筛选或合成效果更为优良的絮凝剂，以便进一步降低废水的处理成本。推广应用的范围和前景：中国为世界第三大食糖生产国，90%的食糖为蔗糖。广西为全国最大的蔗糖生产基地，产量占全国蔗糖产量的60%以上。甘蔗糖蜜为蔗糖生产的主要副产品之一，以其为原料发酵生产酒精可解决甘蔗制糖对环境的直接污染问题，意义重大。中国的甘蔗糖蜜酒精发酵尚存在酒精浓度和发酵效率均较低、缺乏优良的生产菌种等问题，该项目所构建的甘蔗糖蜜酒精高产、高效发酵酿酒酵母生产菌种可显著提高糖蜜酒精的浓度和发酵效率，减少废水排放，节能减排30%以上，在甘蔗糖蜜酒精发酵产业具有良好的推广应用前景。