微生物木糖發酵產乙醇的代謝工程

張穎，馬瑞強,2，洪浩舟，張維，陳明，陸偉

1 中國農業科學院生物技術研究所，北京 100081

2 中國農業大學生物學院，北京 100193

地球上的化石能源儲量正在以驚人的速度減少，20世紀消耗的全部能源幾乎等于前 19個世紀所消耗的能源的一半，在人類目前的能源消耗結構中化石類能源占了大約 85%的份額[1]。根據全球最大的能源公司 (BP) 2009年的統計，按當前經濟發展速度對能源需求進行估算，目前地球上已探明的可供開采的石油、煤和天然氣將分別在 42年、122年和60.4年內耗盡。因此開發新的能源就顯得刻不容緩。

傳統的乙醇生產以玉米、小麥和木薯等高淀粉植物為原料，但是隨著對乙醇需求量的增大，勢必造成燃料與人爭糧的局面。地球上每年通過光合作用固定到植物的碳達2×1011t，相當于全世界每年耗能量的10倍。這些植物纖維原料主要由各種單糖通過糖苷鍵以不同的方式構成，其中葡萄糖和木糖是主要的組成成分。利用酸解或酶解的方法將木質纖維素轉化為還原性糖會產生大量的五碳糖 (D-木糖和 L-阿拉伯糖) 和六碳糖 (葡萄糖、半乳糖和甘露糖)，其中六碳糖約占2/3，五碳糖約占1/3。而在半纖維素的水解產物中，D-木糖約占90%。由于產乙醇微生物不能有效地利用木糖，因此，乙醇的生產效率低，生產成本高[2]。研究表明充分利用纖維素原料中的木糖發酵生產乙醇，能使乙醇的產量在原有基礎上增加25%[3-4]。因此，高效利用木糖是利用植物纖維資源生產乙醇的關鍵之一。微生物利用木糖發酵乙醇的研究已開展30多年，本文就這方面的研究進行概述?！?br>