真皮毛孢子菌产微生物油脂的葡萄糖—木糖共发酵

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微生物油脂可以代替动物和植物油脂为生产生物柴油提供廉价原料,但培养产油微生物的高碳源成本和低油脂产量等问题限制其发展。尽管使用木质纤维素原料代替常见的淀粉质碳源能降低培养成本,但原料水解糖液中复杂的混合糖和发酵抑制物常常影响微生物的生长和油脂积累。本论文基于实验室保藏的产油酵母Trichosporon dermatis ZZ-46,开展其诱变育种、共发酵葡萄糖/木糖及利用木质纤维素水解混合糖液产微生物油脂的研究,结果如下:首先,实验评估菌株Trichosporon dermatis ZZ-46共发酵葡萄糖/木糖的能力及产油脂特性。结果发现ZZ-46消耗两种糖的速率之比与糖浓度之比接近,可同步利用葡萄糖和木糖,其生长繁殖和油脂积累相偶联,且质量比2:1时生物量、油脂产量和油脂含量最高,发酵7天时分别为20.12 g·L-1、8.59 g·L-1和42.67%。实验接着对ZZ-46进行常压室温等离子体-硫酸二乙酯复合诱变,并以浅蓝菌素和氯化三苯基四氮唑分别为筛选因子结合尼罗红荧光染色进行高通量筛选,最终选育出一株具有良好遗传稳定性的高产菌株L7,该菌摇瓶发酵7天时生物量、油脂产量和油脂含量较原始菌株分别提高13%、33%和18%,其油脂脂肪酸组成与植物油相似。然后,实验优化高产菌株L7的培养基和培养条件。单因素和正交设计实验优化确定发酵培养基组成为:葡萄糖53.33 g·L-1、木糖26.67 g·L-1、大豆蛋白胨1.71 g·L-1、Mg Cl2·6H2O 1 g·L-1、Na2SO4 0.05 g·L-1;实验优化确定培养条件为:装液量40 m L/250 m L、初始p H 6、培养温度22℃、接种量为10%(v/v)。在此条件下生物量、油脂产量和油脂含量分别达到27.25 g·L-1、14.74 g·L-1和54.10%。最后,论文尝试用甘蔗渣水解混合糖液进行微生物油脂发酵。实验以碱催化常压甘油相预处理甘蔗渣水解的混合糖液替代上述葡萄糖/木糖液,批次摇瓶发酵实验表明该纤维质水解的混合糖液可直接作为碳源用于油脂发酵;在第2和3天分别补料15 g·L-1混合糖进行分批摇瓶补料发酵,9天时菌株L7的生物量、油脂产量和油脂含量达到较高水平,分别为34.89 g·L-1、20.21 g·L-1和57.92%;在5-L发酵罐上进行分批补料培养,发酵8天时菌株生物量、油脂产量和油脂含量分别达到51.50 g·L-1、31.33 g·L-1和60.83%。结果表明高产菌株L7具有共发酵葡萄糖/木糖高产油脂的特性,碱催化常压甘油相预处理纤维质水解混合糖液可直接用于微生物发酵产油脂,这为后续进一步研究纤维质水解糖液发酵产微生物油脂奠定基础。
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