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微生物利用木质纤维素水解液生产生物化学品的过程中,面临多种障碍。首先,木质纤维素生物炼制过程中的预处理步骤会产生多种抑制物,严重影响发酵过程中的菌株生长和发酵效率。其次,半纤维素来源的多种单糖,如木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖等通常不能被发酵菌株高效利用,最终造成碳源浪费。本研究发现Gluconobacter oxydansDSM 2003不仅对木质纤维素来源的抑制物具有很好的耐受性,而且能够将木质纤维素来源的各种已知单糖高效转化为目标产品。本文分别从这两个方面对该菌进行了深入的探究。本文第一部分对G.oxydans DSM 2003抑制物耐受性和其耐受机理进行了探究。首先,发现Goxydan.DSM 2003在抑制物胁迫下具有优秀的葡萄糖酸发酵性能。本文通过全细胞催化证实该菌将葡萄糖氧化成葡萄糖酸的速率和效率基本不受抑制物影响,且其主要原因在于该过程的关键酶—葡萄糖脱氢酶有极强的抑制物耐受能力。其次,G.oxyans DSM 2003在高抑制物含量玉米秸秆水解液中生长时延滞期很短,其主要原因在于该菌能够将醛类抑制物快速转化为低毒的酸或醇。DNA芯片结果显示,在醛类抑制物转化过程中,G.oxydans DSM 2003中大量具有醛类抑制物转化潜力的基因显著上调表达。这些基因可做为其它生物炼制微生物耐受性改造的基因元件资源。探究G.oxydans DSM 2003的抑制物耐受机理会为生物脱毒菌株和生物炼制发酵菌株抑制物抗逆性改进提供重要的信息和路径。本文第二部分发现Goxyd.s DSM 2003具有罕见的全糖转化能力,能够有效地将木质纤维素来源的所有已知单糖氧化为相应的糖酸。这些糖酸均携带羟基羧酸基团,可用作水泥缓凝剂等精细化工产品。木质纤维素水解后获得的混合单糖经过G.oxydans DSM 2003进行全糖转化后,获得的混合糖酸不经分离就可以直接作为水泥缓凝剂使用。这一特性不仅显著提高了木质纤维素中的各种单糖的利用率,也降低了发酵废水中的残糖含量和废水处理的负担。综上所述,G.oxydans DSM 2003中葡萄糖脱氢酶极强的耐受能力和该菌对醛类抑制物的快速转化能力使得该菌在含高浓度抑制物的水解液中保持良好发酵性能;该菌具备将木质纤维素来源的各种单糖氧化为糖酸的能力,可对玉米秸秆水解液进行全糖转化。