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木质纤维素生物炼制研究长期关注的重点在于克服预处理、脱毒、糖化与发酵等工艺过程的技术障碍,鲜有关注于木质纤维素中存在的丰富B族维生素及其有效利用。在生物炼制加工链中提取B族维生素可以提高产品附加值,实现木质纤维素生物质的高值化利用。另一方面,充分利用秸秆水解液中的B族维生素,促进纤维素底物的生物基化学品发酵,同时减少外源维生素的添加,大幅降低发酵成本,展现与淀粉底物发酵过程相比的优越性。本文第一部分研究了木质纤维素生物质中生物素的微生物提取及其在谷氨酸发酵中的应用。木质纤维素生物质中含有较高浓度的生物素,可以在干法生物炼制过程得到有效的保留。以含有极高生物素的玉米叶水解液(179.2 μg/L)为底物,比较不同的生物素缺陷菌株的生物素富集能力,发现Corynebacterium glutamicum具备最强的生物素富集能力;之后通过对编码生物素转运蛋白的基因簇bioYMN的质粒表达和基因组整合,得到一株对生物素具有快速吸收能力的工程菌株C.glutamicum S91 14-pH36mob-bioYMN。以该重组菌株作为微生物提取的工作菌株,收集得到的细胞提取物生物素含量为303.8 mg/kg,大幅度高于酵母提取物(YE,～2 mg/kg)、糖蜜(～1 mg/kg)和玉米浆(CSL,～0.75 mg/kg)等商业用营养添加剂。该生物素营养添加剂应用于谷氨酸发酵,可以完全取代纯生物素和CSL。这是首次从木质纤维素原料中提取生物素并应用于谷氨酸发酵的研究。本文第二部分研究了木质纤维素生物质原料中B族维生素对L-乳酸发酵的促进。维生素是许多发酵的重要营养物质,Pediococcus acidilactici ZY271进行L-乳酸生产的关键B族维生素是VB2、VB3和VB5。在利用玉米秸秆水解液中应含有的丰富B族维生素基础上,在补加少量VB3和VB5至玉米秸秆水解液中后,L-乳酸得率和发酵速率进一步提高。本研究的木质纤维素生物质中B族维生素利用为生物炼制工艺中发酵效率的提高提供了新的解决方案。综上所述,本文实现了木质纤维素生物质中B族维生素的微生物提取及其对生物基化学品发酵的促进(谷氨酸、L-乳酸),确定了一条利用微生物转运途径从生物质原料中提取并生产类似于酵母提取物(YE)、玉米浆(CSL)等含有极高生物素营养添加剂的新工艺,从而促进了生物炼制工艺中的发酵效率。