高比重发酵中的酵母菌株开发与过程强化

《FEMS Yeast Research》：Yeast Strain Development and Process Intensification in High-Gravity Fermentation

　　

摘要

高糖度和极高糖度（HG/VHG）发酵提高了底物装载量和产物滴度，从而提高了发酵罐利用率，并可能减少用水量和下游处理要求。这些方法最初是为酿酒和燃料乙醇生产开发的，现在已更广泛地应用于食品、饮料和生物产品制造领域。本微型综述总结了 HG/VHG 发酵的操作定义和工业驱动因素，并探讨了相关的流变学、传质与传热、渗透压与乙醇胁迫、营养可用性以及氧化损伤等方面的制约因素。综述了酵母改良策略，包括适应性实验室进化、诱变育种、基因洗牌、多重基因编辑、非传统酵母以及多组学指导的筛选。考虑了工艺开发，如免蒸煮同步液化、糖化和发酵（SLSF）、酶制剂配方、营养管理和原位产物回收，以及其在酒精饮料、有机酸、微生物脂质和其他增值产品中的应用。综述还讨论了副产物增值以及将菌株开发与工艺设计相结合的需求。现有证据支持 HG/VHG 发酵作为一种有用的过程强化平台，尽管其性能和可持续性在很大程度上取决于原料、操作条件、产品要求以及用于报告发酵结果的基准。