【摘要】：單細(xì)胞油脂是制備生物柴油的重要組成部分,盡管生物柴油的應(yīng)用范圍廣闊,但其較高的發(fā)酵生產(chǎn)成本限制了其商業(yè)化生產(chǎn)。為了有效降低原材料成本,實(shí)現(xiàn)廉價(jià)生物質(zhì)材料的工業(yè)轉(zhuǎn)換,基于生物質(zhì)資源的經(jīng)濟(jì)型發(fā)酵工藝為研究目的,以生物柴油生產(chǎn)菌產(chǎn)油擲孢酵母,為出發(fā)菌株,對(duì)該菌株進(jìn)行了一系列的菌種誘變及廉價(jià)碳源為底物的發(fā)酵條件優(yōu)化研究�；谖⑸镉椭l(fā)酵生物質(zhì)資源開發(fā),討論了玉米秸稈水解液中抑制劑對(duì)于油脂合成代謝過程中的影響,旨在為單細(xì)胞油脂的選育和廉價(jià)碳源的利用提供理論依據(jù)。具體操作與結(jié)論如下:1.考察優(yōu)化誘變方法,比較紫外誘變分別與NTG和DES復(fù)合誘變,再分別采用馬來(lái)酰肼和淺藍(lán)菌素進(jìn)行初篩,最后搖瓶發(fā)酵進(jìn)行復(fù)篩。結(jié)果表明:當(dāng)紫外照射時(shí)間30 s,DES誘變時(shí)間100 min,淺藍(lán)菌素濃度17.9μmol/L時(shí),突變株生物量,含油率及油脂產(chǎn)量較原始菌株分別提高了42.2%,60.0%,127.8%,說(shuō)明此種復(fù)合誘變及篩選方法可以有效提高菌體的產(chǎn)油性能,且誘變后,不飽和脂肪酸的含量升高,二十碳脂肪酸的含量降低,說(shuō)明油脂的低溫流動(dòng)性較原始菌株有所提高。2.考察混合碳源發(fā)酵對(duì)產(chǎn)油的影響。分別以木糖、葡萄糖和甘油為唯一碳源進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)油,作為混糖對(duì)照結(jié)果,實(shí)驗(yàn)證明以葡萄糖為唯一碳源時(shí)發(fā)酵性能最優(yōu),生物量為30.7 g/L,含油率27.1%,油脂產(chǎn)量8.3 g/L�；焯及l(fā)酵中,以葡萄糖和木糖為混合碳源,初糖濃度為3:1時(shí),生物量27.3 g/L,含油率28.6%,油脂產(chǎn)量7.8 g/L;而以葡萄糖、甘油為混合碳源時(shí),碳源比例對(duì)發(fā)酵結(jié)果影響不大,目標(biāo)產(chǎn)物的收獲量?jī)?yōu)于以甘油為唯一碳源時(shí)的產(chǎn)量;以木糖和甘油為混合碳源時(shí),生物量急劇下降,最低為15.3 g/L,造成目的產(chǎn)物收獲量不足,僅為2.9 g/L。3.考察玉米秸稈水解液中抑制劑對(duì)于菌株產(chǎn)油的影響。以糠醛為抑制劑時(shí),在木糖為唯一碳源的培養(yǎng)基中,較低濃度的糠醛對(duì)菌株抑制明顯,0.5 g/L時(shí),菌體干重較對(duì)照降低了27.5%,含油率降低了13.9%,油脂產(chǎn)量降低了37.7%;而在含葡萄糖培養(yǎng)基中,糠醛濃度達(dá)到1.0 g/L才出現(xiàn)明顯抑制,證明在葡萄糖培養(yǎng)基中菌株對(duì)糠醛的耐受性相較木糖培養(yǎng)基強(qiáng)。考察苯酚對(duì)菌株的抑制情況時(shí)發(fā)現(xiàn),高濃度苯酚對(duì)菌株抑制明顯,木糖培養(yǎng)基中菌株對(duì)苯酚的耐受性高于葡萄糖培養(yǎng)基;而低濃度苯酚(0.2 g/L),對(duì)木糖培養(yǎng)基則產(chǎn)生正效應(yīng)。以乙酸為抑制劑時(shí),0.9 g/L乙酸對(duì)木糖培養(yǎng)基中的菌株產(chǎn)生顯著抑制;當(dāng)其為1.2 g/L時(shí),葡萄糖培養(yǎng)基中的菌株活力較低,生物量、含油率、油脂產(chǎn)量分別降低了29.6%、39.6%、55.9%。4.考察不同處理程度的玉米秸稈水解液的發(fā)酵能力。在玉米秸稈稀酸水解液中菌體的生物量、含油率和油脂產(chǎn)量分別為23.2 g/L,18.9%和4.4 g/L;在完全水解液中,經(jīng)考察,最佳發(fā)酵時(shí)間為144 h,此時(shí)生物量為24.4 g/L,含油率達(dá)22.3%,油脂產(chǎn)量至5.4 g/L。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE667
【圖文】：

圖 1.2 產(chǎn)油微生物乙酰-CoA 合成1.2.3 微生物油脂研究進(jìn)展目前對(duì)微生物油脂的研究多集中于發(fā)酵工藝和菌種改良，二者的研究方向、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法雖有不同，但最終目的卻殊途同歸，皆旨在提高產(chǎn)量。在發(fā)酵工藝方面，國(guó)內(nèi)外的研究多集中于優(yōu)化培養(yǎng)基成分、考察培養(yǎng)條件等，如碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽的種類，含量，及彼此之間的搭配等。如江南大學(xué)馬素梅等[16]對(duì)膠紅酵母的發(fā)酵工藝進(jìn)行考察，當(dāng)發(fā)酵 5d，接種量為 12%，裝液量為 30mL 時(shí)，此時(shí)菌株的生物量為 16.9 g/L，油脂產(chǎn)量為 4.4 g/L，含油率為 26.2 %；Kiran 等[17]以紅冬孢酵母作出發(fā)菌株，粗甘油做碳源，此時(shí)菌株的生物量為 19.7g/L，油脂產(chǎn)量為 0.2g/g。本文以擲孢酵母作為出發(fā)菌株，考察了以葡萄糖、木糖、甘油及三者之間相互搭配作碳源時(shí)，菌株的產(chǎn)脂性能。菌株改良的方法一般包括誘變篩選和基因工程，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。劉冬等[18]將一株油脂產(chǎn)量為 1.2 g/L 的酵母菌，通過 ARTP 誘變后，從 300 株存活菌株中得到一株名為 Y3的突變株，經(jīng)培育后其油脂產(chǎn)量為2.4g/L，提高了 95.1%。

第 1 章 緒 論木質(zhì)纖維素條件較為苛刻，在預(yù)處理時(shí)無(wú)法水解，往往需要通過添加纖維素酶才能使以被微生物所利用；半纖維素與之相比，水解條件則相對(duì)容易，在對(duì)木質(zhì)預(yù)處理時(shí)，半纖維素往往已經(jīng)水解為單糖了，微生物可以此為碳源發(fā)酵產(chǎn)用的化工產(chǎn)品。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)單元為苯基丙烷，具備芳香族的特性，以 C 鍵相連而成的無(wú)定型高分子化合物，其作用類似膠水，促使纖維素、半纖合[27,28]。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，而性質(zhì)決定用途，從結(jié)構(gòu)上不難發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素的單糖無(wú)關(guān)，難以為微生物所利用，又因其發(fā)揮的作用，大大降低了纖維素的利用率，同時(shí)，在預(yù)處理過程中還能產(chǎn)生抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的芳香酚。圖 1.3 為不同預(yù)處理概述。

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