酒精-沼气双发酵耦联工艺中非偏好型氮源尿素强化酒精发酵的生理过程机制

基本信息
批准号:21506075
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:王柯
学科分类:
依托单位:江南大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:毛忠贵,杨新超,徐健,吴杰
关键词:
酒精发酵蛋白质组学耦合工艺尿素13C代谢通量分析
结项摘要

The fermentation industry is facing the problems of huge water consumption, wastewater production and treatment cost. To solve these problems, the fermentation ecological engineering proposed by us provides a novel idea, which has been successfully applied to cassava ethanol fermentation, constructing an integrated ethanol-methane fermentation process. When this process was studied, we found that the digestate contained high concentration of ammonia which is one important member in the central nitrogen metabolism and preferred nitrogen source for Saccharomyces cerevisiae. However, under this nitrogen source, growth of S. cerevisiae and ethanol fermentation was inferior to the non-preferred nitrogen source urea. To understand the mechanism that caused this phenomenon, metabolic regulation of S. cerevisiae under urea and ammonia was compared in terms of intracellular energy, redox equilibrium, global proteins expression and metabolic flux by the combination of iTRAQ mediated shotgun proteome strategy and 13C metabolic flux analysis to find the key different regulatory sites. The mechanism presented here not only gain improved insight into metabolic regulation of S. cerevisiae using nitrogen source, but also may provide a new strategy to optimize the integrated ethanol-methane fermentation process by obtaining the desired S. cerevisiae strain through metabolic engineering.

水耗量大、废水量多、废水处理成本高是发酵工业正面临的突出问题。对此,本课题组构建的“发酵生态工程学”诠释了一条全新的解决思路,并且已在木薯酒精生产上应用,建立了“酒精-沼气双发酵耦联工艺”,彻底解决了水耗和废水处理问题。申请人在对该工艺研究过程中发现:沼液中含有丰富的氨,而氨作为核心氮代谢途径的重要组成成分,是酿酒酵母的偏好型氮源。但是在此氮源下,酿酒酵母的生长和酒精发酵情况却劣于非偏好型氮源尿素。因此,本项目利用iTRAQ相对定量蛋白质组学技术和13C代谢通量分析等研究策略,从能量水平、氧化还原平衡,全局蛋白质表达和代谢通量层面,比较尿素和氨对酿酒酵母代谢调控的影响,找到关键调控差异位点,阐明尿素强化酒精发酵的生理过程机制。研究结果有助于为酿酒酵母的氮源代谢调控提供新的认识,并为酒精-沼气双发酵耦联工艺中酿酒酵母的代谢工程改造以优化工艺提供理论指导,具有重要的理论和实践意义。

项目摘要

水耗量大、废水量多、废水处理成本高是发酵工业正面临的突出问题。对此,本课题组构建的“发酵生态工程学”诠释了一条全新的解决思路,并且已在木薯酒精生产上应用,建立了“酒精-沼气双发酵耦联工艺”,彻底解决了水耗和废水处理问题。申请人在对该工艺研究过程中发现:沼液中含有丰富的氨,而氨作为核心氮代谢途径的重要组成成分,是酿酒酵母的偏好型氮源。但是在此氮源下,酿酒酵母的生长和酒精发酵情况却劣于非偏好型氮源尿素。因此,本项目利用转录组学技术和代谢组学等研究策略,从能量水平、氧化还原平衡,全局基因转录和代谢通量层面,比较尿素和氨对酿酒酵母代谢调控的影响,找到关键调控差异位点,阐明尿素强化酒精发酵的生理过程机制。研究结果有助于为酿酒酵母的氮源代谢调控提供新的认识,并为酒精-沼气双发酵耦联工艺中酿酒酵母的代谢工程改造以优化工艺提供理论指导,具有重要的理论和实践意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

王柯的其他基金

批准号:51501020
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21574088
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81201708
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50903048
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21074075
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51408369
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300787
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51373108
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

酒精发酵过程中导电性变化机制的解析及基于此酒精发酵过程的在线检测

批准号:31201412
批准年份:2012
负责人:李冲伟
学科分类:C2003
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

秸杆固态发酵酒精的动力学研究

批准号:29976045
批准年份:1999
负责人:孙君社
学科分类:B0810
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
3

离子液体对酵母酒精发酵过程的影响及其热动力学分析

批准号:21176196
批准年份:2011
负责人:朱圣东
学科分类:B0811
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

沼气发酵系统酸化预警及调控机制研究

批准号:21476222
批准年份:2014
负责人:李东
学科分类:B0811
资助金额:80.00
项目类别:面上项目