微生物轉(zhuǎn)化脫脂蠶蛹產(chǎn)油過程研究.pdf

1、當(dāng)前，發(fā)酵成本依然是制約高附加值微生物油脂產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。我國的特色資源—桑蠶繭，年產(chǎn)量約70余萬噸，但其繅絲副產(chǎn)物蠶蛹的利用度有限。鑒于此，本文以脫脂蠶蛹為對(duì)象，建立微波輔助離子液體酶法預(yù)處理新方法，考察酵母Yarrowia lipolytica W29轉(zhuǎn)化蠶蛹水解物產(chǎn)富含a-亞麻酸（ALA)的油脂過程，并將廢水用于培養(yǎng)微藻Schizochytrium limacinum SR21產(chǎn)富含二十二碳六烯酸（DHA)的藻油，實(shí)現(xiàn)了該生物質(zhì)的全

2、利用。具體結(jié)果如下：
　　構(gòu)建了微波輔助離子液體酶法預(yù)處理脫脂蠶蛹的新方法。將脫脂蠶蛹與20％的離子液體[Hmim]Cl混合，微波預(yù)處理30 min，預(yù)處理結(jié)束后用乙醇洗出[Hmim]Cl回收利用。然后將預(yù)處理后的脫脂蠶蛹與3%的堿性蛋白酶混合，55 ℃下水解30 min，蠶蛹水解度達(dá)到32.35%，與傳統(tǒng)的酶法水解相比提高了50%。利用該水解液分批培養(yǎng)Y lipolytica W29，每水解2.67 g脫脂蠶蛹獲得的水解液可代替

3、1 g商品化的酵母粉，細(xì)胞干重為13.64 g/L，油脂產(chǎn)量為3.57 g/L。與常規(guī)的培養(yǎng)基相比，油脂含量提高了1.3倍，且具備積累15% ALA的能力。通過經(jīng)濟(jì)可行性分析，使用脫脂蠶蛹水解液可以將有機(jī)氮源的成本降低22.2%，因此脫脂蠶蛹水解液有望開發(fā)成用于微生物培養(yǎng)的新型有機(jī)氮源。
　　基于酵母生長動(dòng)力學(xué)及細(xì)胞形態(tài)學(xué)建立了補(bǔ)料發(fā)酵產(chǎn)油新工藝。以脫脂蠶蛹水解液補(bǔ)料培養(yǎng)基，利用Logistic模型和Luedeking-Piret

4、模型（R2>0.99)成功擬合了 Z lipolytica W29的生長過程；細(xì)胞二態(tài)性分析呈橢圓偏圓形，表明處于油脂累積狀態(tài)；結(jié)合尼羅紅染色熒光法，提高了篩選和優(yōu)化培養(yǎng)條件的效率。建立分批補(bǔ)料培養(yǎng)工藝，確定補(bǔ)加蠶蛹水解液階段的培養(yǎng)條件為：溶氧30%、pH4.5及溫度24 C，酵母生物量可達(dá)38.3 g/L，油脂濃度為11.03 g/L。與分批培養(yǎng)相比，補(bǔ)料培養(yǎng)的生物量提高了177.13%，油脂含量提高了153.56%。因此，以脫脂蠶蛹

5、水解液作為有機(jī)氮源補(bǔ)料培養(yǎng)Y lipolytica W29，更有利于其油脂積累。
　　首次分析脫脂蠶蛹水解液中Fe3+和 Z n2+對(duì)解脂耶氏酵母產(chǎn)油脂的調(diào)控作用。脫脂蠶蛹水解液培養(yǎng)基中Fe3+和Zn2+在10"3~10"2 mol/L，為酵母最適生長和產(chǎn)油濃度。將水解液替換酵母粉補(bǔ)料培養(yǎng)產(chǎn)油酵母后，總脂肪酸中的不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸(UFAs/SFAs)比值上升了118.25%，油脂的產(chǎn)量提高40.67%。使用脫脂蠶蛹水解液培

6、養(yǎng)獲得的酵母油脂，其脂肪酸組成及分布符合酶法制備功能性結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的必要條件。因此，脫脂蠶蛹水解液中Fe3+和Zn2+濃度對(duì)產(chǎn)油酵母培養(yǎng)及其油脂積累具有良好的促進(jìn)作用。
　　構(gòu)建了酵母發(fā)酵廢水培養(yǎng)裂殖壺菌S. limacinum SR21生產(chǎn)DHA的新工藝。優(yōu)化酵母發(fā)酵廢水培養(yǎng)S. limacinum SR21的條件，DHA占總油脂的含量保持在35%以上，與普通培養(yǎng)基（約40%)相當(dāng)。向酵母發(fā)酵廢水制備的培養(yǎng)基中，添加前體物質(zhì)檸檬酸（

7、3 g/L)、蠶蛹油（80 mg/L)和吐溫-80(60 mg/L)，結(jié)果表明DHA含量分別達(dá)到0.44 g/g、0.43 g/g和0.48 g/g，與不添加前體相比分別提高了26.48%、21.88%和34.83%。此外，脂肪酸合成酶（FAS)和ATP-檸檬酸裂解酶（ACL)的酶活與油脂積累過程一致，表明這兩種酶可能是前體調(diào)控DHA合成的限速酶。每利用一噸廢水可節(jié)約DHA的生產(chǎn)成本占生產(chǎn)總成本的17.1%，在一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)成本和