不同碳氮源浓度和培养温度对裂殖壶菌产DHA的影响

研究不同碳氮源浓度和培养温度对裂殖壶菌产DHA的影响。用干重法测定裂殖壶菌的生物量,溶剂法提取油脂,并用GC分析DHA含量。结果表明:最适初始葡萄糖质量浓度和氮源质量浓度分别为80、15 g/L;菌种在26℃下培养48 h后,再将发酵温度降到22℃下培养120 h,其DHA含量为43.62%,DHA产量为5.23 g/L。在最佳条件下,50 L放大培养(先26℃培养48 h,后22℃培养96 h)后油脂产量可达14.8 g/L,DHA产量可达6.5 g/L。综上所述,裂殖壶菌具有较好的工业化生产潜力。     

葡萄糖亚适量补加胁迫裂殖壶菌胞内类胡萝卜素积累

为探究裂殖壶菌积累类胡萝卜素的营养胁迫调控手段,考察了发酵中期(72 h起),不同葡萄糖补加质量浓度、酵母提取物补加质量浓度对裂殖壶菌生长、油脂合成和类胡萝卜素合成的影响。结果表明:仅补加较低质量浓度葡萄糖时,裂殖壶菌生物量和油脂产量虽较低,但胞内类胡萝卜素含量较高;在5 L发酵罐中、发酵中期,采用溶氧反馈控制葡萄糖流加策略,人为制造葡萄糖亚适量补加条件,在发酵98 h时胞内类胡萝卜素含量达到最大,为151.0μg/g,相比葡萄糖充足供应条件下的水平提高了4倍以上。综合发酵实验结果和裂殖壶菌代谢途径分析,可推测:油脂合成期葡萄糖亚适量补加可限制细胞生长、弱化裂殖壶菌胞内油脂合成途径,胁迫碳源流向类胡萝卜素合成途径,促进类胡萝卜素的大量积累。     

裂殖壶菌发酵产DHA油脂的生产工艺优化

采用磷酸香草醛法实时监测裂殖壶菌发酵产DHA油脂的积累情况,对裂殖壶菌的基础发酵工艺进行了优化。得到裂殖壶菌生长和油脂积累的最佳培养基配方为:葡萄糖30 g/L,玉米浆粉6 g/L,蛋白胨4 g/L,硝酸钠3.6~3.9 g/L,海水晶15 g/L;在50 L的发酵罐中采用后期流加一定量的葡萄糖提高碳氮比来提高油脂积累外,通过流加3.0 g/L的大豆油来刺激菌体生长,最终经过72 h的流加培养,菌体湿重达到200 g/L,总油脂含量达到60%以上,油脂脂肪酸组成中的DHA含量占22%左右。     

生物柴油副产品粗甘油浓度对裂殖壶菌生长与积累油脂的影响

在研究了生物柴油副产品粗甘油培养裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)WZU6961产油脂的优化培养条件的基础上,对粗甘油浓度对裂殖壶菌生长和积累油脂的影响进行研究。结果表明,在温度、溶氧及培养基其他成分相同的培养条件下,随着粗甘油浓度的增加,菌体油脂含量和脂肪酸组成没有显著的变化;但甘油的生物量和油脂得率系数以及生物量生产率和油脂生产率逐渐下降,说明粗甘油浓度过高对细胞的生长有抑制效应;当粗甘油质量浓度分别为30 g/L和60 g/L时,生物量生产率分别为0.94 g/(L·h)和0.87 g/(L·h),油脂生产率分别为0.69 g/(L·h)和0.64 g/(L·h),两者的生物量生产率和油脂生产率比较接近,因而可以得出适宜的粗甘油质量浓度为30 g/L。在粗甘油质量浓度30 g/L下,发酵时间26 h,生物量、菌体油脂含量和DHA占油脂的比例分别为(24.38±1.42)g/L、(74.08±2.20)%和23.72%。     

亚铁离子和吲哚丁酸促进裂殖壶菌产DHA及发酵验证

为提高裂殖壶菌产DHA的生产强度,筛选比较出对裂殖壶菌生长和产油有显著影响的促进因子,发现Fe~(2+)对Schizochytruim sp.AB-610生长有显著的促进作用,吲哚丁酸(IBA)对裂殖壶菌生长和产油有双重促进作用。在此基础上进行了两因素(Fe~(2+)和IBA)、三水平响应面实验,通过响应模型得到最优添加方案。在摇瓶发酵中得到验证后,继而在NBS 7.5 L发酵罐内测定对照组Schizochytruim sp.AB-610的发酵特性曲线,依据其发酵规律,将发酵周期分为菌体适应期、快速生长期、油脂快速积累期、油脂返耗期。测定了Fe~(2+)和IBA对7.5 L发酵罐中裂殖壶菌培养和发酵的特征曲线,并与对照组进行多参数比对,发现添加双促进因子可加大快速生长期的细胞生长速率,延长生物量增长的时间,生物量和DHA产量皆得到提高。最终使Schizochytruim sp.的DHA生产强度提高了51.22%。     

糖蜜发酵裂殖壶菌生产二十二碳六烯酸

对糖蜜作为碳源发酵裂殖壶菌生产二十二碳六烯酸(docosahexaenic acid,DHA)进行了初步研究:选择不同来源的甘蔗糖蜜与粗糖蜜培养裂殖壶菌生产DHA,考察了糖蜜来源、糖蜜添加比例对裂殖壶菌发酵生物量、菌体油脂含量与DHA含量的影响。结果表明,甘蔗糖蜜中的杂质(灰分、胶体)对菌体生长与油脂积累存在明显的抑制作用,即使大幅降低糖蜜添加比例效果也不理想,限制了其作为替代碳源在实际生产上的应用。在此基础上考察了杂质含量相对较低的粗糖蜜的情况,在添加比例低于80%的情况下,其培养效果与对照葡萄糖非常接近,可以部分替代葡萄糖用于裂殖壶菌发酵生产。     

利用酒糟处理液作为氮源培养裂殖壶菌生产DHA的发酵工艺优化

为降低发酵培养裂殖壶菌生产DHA的成本,以酱香型白酒酒糟为实验材料,将其简单预处理后作为裂殖壶菌发酵培养基氮源,首先分析了酒糟处理液与胰蛋白胨的游离氨基酸组成与含量,然后以生物量、油脂产量和DHA产量为指标,对酒糟处理液、胰蛋白胨、酵母提取物和牛肉膏作为氮源培养裂殖壶菌生产DHA进行了比较,优化了酒糟处理液作为氮源时的发酵工艺条件,并对发酵废液进行三次循环利用。结果表明：酒糟处理液可以作为满足裂殖壶菌生长的氮源;与酵母提取物、牛肉膏相比,酒糟处理液作为氮源有明显优势;利用酒糟处理液作为氮源的最佳发酵工艺条件为酒糟（含水量约10%）与水质量比1∶ 9、酒糟处理液添加量70%（与基础发酵培养基中水的置换比例）、初始pH 7.0、培养时间108 h,在此条件下裂殖壶菌生物量、油脂产量和DHA产量分别达到22.14、8.88 g/L和284 g/L;最佳条件下三次循环添加15.0%（与基础发酵培养基中水的置换比例）发酵废液于酒糟处理液培养基中,裂殖壶菌DHA产量分别为4.27、3.70 g/L和2.75 g/L。综上,利用酒糟处理液培养裂殖壶菌生产DHA是酒糟资源化利用的新方法。     

裂殖壶菌补糖发酵研究

为了探索不同碳源浓度对裂殖壶菌(Schizochytrium)细胞营养生长和油脂积累的影响,对发酵调控进行研究,同时测定发酵液生物量、含油量、DHA含量和DHA产量。结果表明:发酵过程中通过补糖可以提高发酵液含油量和DHA产量,但糖浓度过高也会抑制发酵;当还原糖质量浓度调控在40 g/L左右时,生物量、含油量、DHA含量和DHA产量均达最高,分别为8.95 g/100 m L、22.42 g/L、41.71%、9.35 g/L,比对照组高出了76.18%、61.88%、4.3%、68.77%。     

利用酒糟处理液作为氮源培养裂殖壶菌生产DHA的发酵工艺优化

为降低发酵培养裂殖壶菌生产DHA的成本，以酱香型白酒酒糟为实验材料，将其简单预处理后作为裂殖壶菌发酵培养基氮源，首先分析了酒糟处理液与胰蛋白胨的游离氨基酸组成与含量，然后以生物量、油脂产量和DHA产量为指标，对酒糟处理液、胰蛋白胨、酵母提取物和牛肉膏作为氮源培养裂殖壶菌生产DHA进行了比较，优化了酒糟处理液作为氮源时的发酵工艺条件，并对发酵废液进行三次循环利用。结果表明：酒糟处理液可以作为满足裂殖壶菌生长的氮源；与酵母提取物、牛肉膏相比，酒糟处理液作为氮源有明显优势；利用酒糟处理液作为氮源的最佳发酵工艺条件为酒糟(含水量约10%)与水质量比1∶9、酒糟处理液添加量70%(与基础发酵培养基中水的置换比例)、初始pH 7.0、培养时间108 h,在此条件下裂殖壶菌生物量、油脂产量和DHA产量分别达到22.14、8.88 g/L和2.84 g/L;最佳条件下三次循环添加15.0%(与基础发酵培养基中水的置换比例)发酵废液于酒糟处理液培养基中，裂殖壶菌DHA产量分别为4.27、3.70 g/L和2.75 g/L。综上，利用酒糟处理液培养裂殖壶菌生产DHA是酒糟资源化利用的新方法。     

裂殖壶菌的双碳源发酵生产二十二碳六烯酸控制策略

研究了葡萄糖、甘油双碳源发酵对裂殖壶菌发酵二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)的影响。首先以葡萄糖和甘油为单一碳源,发现以葡萄糖为碳源,菌体增殖速度和底物消耗速度都明显高于以甘油为碳源,以甘油为碳源细胞油脂中DHA的比例显著高于葡萄糖。为了发挥2种碳源各自优势,对葡萄糖和甘油双碳源发酵进行研究,结果显示2种碳源混合或葡萄糖耗尽后补加甘油结果都不如单一碳源好。但若先用葡萄糖为碳源进行培养,当发酵液中的葡萄糖质量浓度降至10～5 g/L时补加甘油既可以缩短发酵周期,又提高了油脂中的DHA比例。采用初始葡萄糖质量浓度为20 g/L,过程补加100 g/L甘油的发酵控制策略,5 L罐发酵,发酵周期可缩短至56 h,细胞油脂中DHA比例最高可达45.50%,充分发挥了2种碳源的优势。该研究得到了一种裂殖壶菌生产DHA葡萄糖、甘油分段发酵控制策略,大幅提高菌体细胞油脂中DHA的比例,同时有效缩短了发酵周期,具有非常好的工业应用价值。     

深黄被孢霉产脂的研究

深黄被孢霉在限制氮源的情况下培养,其生物量得到了显著提高,达到35.9 g/L,葡萄糖利用率也大大增加,甚至培养基中葡萄糖起始浓度可以达到100 g/L。氮源耗尽后,菌体中重要的脂肪酸得到积累,其油脂含量为50%~55%,微生物油脂产量为18.0 g/L产脂培养基。每消耗1 g葡萄糖,总的生物量增加0.34 g,干菌体中的油脂含量增加0.17 g。油脂中的γ-亚麻酸含量为3.5%左右,即16~19 mg/g干菌体,最多的甚至可以达到0.801 g/L发酵培养基。     

“葡萄糖充足-溶解氧浓度周期”组合控制策略强化Schizochytrium sp.S31生产二十二碳六烯酸

裂殖壶菌(Schizochytrium sp.S31)作为典型好氧产二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)微生物,其生产过程中同时维持葡萄糖和溶解氧浓度(dissolved oxygen concentration, DO)于充足水平有利于细胞快速生长和DHA的大量积累。然而,裂殖壶菌细胞若长期处于DO充足状态时,存在胞内活性氧(reactive oxygen species, ROS)易发生积累,损害裂殖壶菌生物量和DHA产量的难题。为此,该文提出一种新型的“葡萄糖充足-DO周期”组合控制策略,即通过脉冲流加葡萄糖方式将其质量浓度维持于40 g/L左右的高浓度水平,与此同时,DO控制模式则是将培养阶段等分为10个10 h阶段,每个阶段的前8 h维持DO于充足水平(>10%),后2 h维持DO于受限水平(接近于零)。结果表明,采用该组合控制策略时：(1)最大胞内ROS浓度从对照的209.37 FI/g DCW降至146.38 FI/g DCW的低水平;(2)维持代谢系数从0.026 6 1/h降至0.021 2 1/h的较低水平;(3)DHA合成所需...     

诱变选育高产DHA裂殖壶菌突变株

以裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)为出发菌株,经紫外线、硫酸二乙酯复合诱变和丙二酸、碘乙酸复合平板筛选,获得一株二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA)高产菌株XN001。与原始菌株相比,XN001的生物量、油脂和DHA产量分别提高了7.54%、16.65%、48.79%。通过对XN001进行脂肪酸组成分析,其DHA含量达到了脂肪酸的54.25%,提高了26.42%,最终获得的DHA总产量为5.55 g/L,为裂殖壶菌的发酵研究提供了性状优良的菌株。     

裂殖壶菌单细胞油脂的组分特性分析

为了获得完整的裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)油脂组分信息,以其单细胞油脂组分为研究对象,对裂殖壶菌单细胞油脂进行深入研究.结果表明:裂殖壶菌单细胞油脂占细胞干重的63.32％;单细胞油脂由87.864％的中性脂和11.322％的极性脂组成;单细胞油脂中DHA含量为41.45％;单细胞油脂中胆固醇、角鲨烯和β-胡萝卜素含量分别为40.93、19.99 mg/g和34.91 μg/g.经气相色谱-质谱联用分析表明:单细胞油脂的不皂化物中含有胆固醇、麦角固醇、豆甾醇、β-谷甾醇、环阿屯醇和角鲨烯.     

混合糖发酵产油脂酵母菌的筛选

对6株产油脂酵母利用葡萄糖、木糖及不同比例混合糖(葡萄糖与木糖)发酵的菌体生长和产油特性进行研究,筛选到一株能够转化混合糖的高产油脂酵母JM-D.该菌株在混合糖比例为3∶1的条件下发酵120h,菌体油脂含量可达23.38％,油脂产量可达2.7g/L;菌体油脂中饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的49.2％;混合糖比葡萄糖更容易被转化生成饱和脂肪酸含量较多的油脂.     

斯达油脂酵母发酵食品生产废水产油脂的研究

为探索食品工业废水资源的再利用手段,在测定河南南阳地区的豆制品、啤酒和淀粉生产废水的基础上,分别以这些废水为培养基进行斯达油脂酵母(Lipomyces starkeyi 1809)产油脂的摇瓶培养,从中筛选最适废水培养基;采用单因素试验设计,初步优化工艺条件;利用气相色谱分析菌体油脂脂肪酸组成.结果表明:在3种废水中,啤酒生产废水最适于斯达油脂酵母发酵产油脂,其适宜发酵条件为废水自然沉降24 h、废水pH 6.5、接种量14%、装液量130mL、发酵时间120 h.按此条件,在28℃、120r/min的摇床下培养120 h,菌体生物量、油脂产量、油脂含量、油脂系数和废水的COD降解率分别达到6.12g/L、3.24g/L、53%、14.9和69.7%,比优化前分别提高了21.4%、39.5%、12.7%、40.9%和13.4%.所产油脂的不饱和脂肪酸指数(IUFA)高达68.99%,比对照高7.63%,说明利用啤酒生产废水培养斯达油脂酵母,有利用不饱和脂肪酸的合成和积累.本试验结果为有效利用食品工业废水资源提供了新途径.     

氮、磷浓度对小球藻生长及油脂积累的影响

含油微藻是非常有前景的生产生物柴油的材料,其生物量和油脂含量是决定其经济可行性的重要指标。培养基组成对含油微藻的生长与油脂积累具有重要影响。实验以采自青岛海域的一株海水小球藻为研究对象,在摇瓶中考察培养基氮源、磷源浓度对小球藻生长及其油脂积累的影响。结果表明:在一定范围内,增加氮源浓度能提高小球藻生长速率,但磷源对小球藻生长影响不明显;随着氮、磷源浓度的降低,小球藻总脂和中性脂含量均逐渐增大,氮源起的作用更加显著,在0.220mmol/L的低氮胁迫下获得了最高的细胞总脂含量,总脂占细胞干重的33.5%±0.3%。氮源浓度为0.441mmol/L时,小球藻的油脂产率最高,为(10.58±0.29)mg·L-1·d-1。培养基中低磷浓度有利于小球藻的油脂积累,但差别不明显。     

一株丝孢酵母属菌株发酵产油脂的研究

通过摇瓶发酵,比较丝孢酵母属菌株JM-B在不同营养和发酵条件下的产油脂情况。以菌体生物量、油脂产量、油脂含量及油脂系数为指标,优化碳源质量浓度、氮源组成与质量浓度、磷酸盐质量浓度等发酵培养基组成,优化接种量、发酵温度、摇床转速、发酵时间等发酵条件,利用气相色谱法测定油脂脂肪酸组成。结果表明:最适培养基组成为葡萄糖100 g/L,硫酸铵1.0 g/L,酵母膏10 g/L,磷酸二氢钾4 g/L,p H自然;最适发酵条件为发酵温度25℃,摇床转速160 r/min,种子液种龄36 h,接种量10%(以发酵液体积计),发酵时间144 h。在最适培养条件下,得到的菌体生物量和油脂产量最高,分别为16.14、6.64 g/L,油脂产量较优化前提高了161.4%,油脂中饱和脂肪酸含量比优化前降低了28.1%。可以认为丝孢酵母属菌株JM-B是一株很有开发潜力的产油脂菌株。     

酵母菌株ZZ-46利用木质纤维素水解液产油脂的研究

利用小麦秸秆和甘蔗渣制备木质纤维素水解液,确立了可行的脱毒方法,研究酵母菌株Trichosporon dermatis ZZ-46在脱毒水解液与未脱毒水解液中的发酵产油能力,并采用摇瓶发酵培养,对菌株发酵过程、产油能力、发酵动力学以及油脂脂肪酸组成进行了探索。结果表明:采用氢氧化钙与活性炭混合脱毒法最佳,此时糠醛毒性物质含量最低,仅为0.032 2μg/mL,ZZ-46利用该脱毒水解液发酵产油较高,120 h时为ZZ-46最佳培养时间,生物量、油脂产量、油脂含量分别为18.502 g/L、6.793 g/L、36.71%。发酵动力学分析表明:ZZ-46的底物消耗与菌体生长同步,属于与菌体生长相关型,而油脂积累则属于与菌体生长部分相关型。不饱和脂肪酸含量较高是该油的特点。这对发酵木质纤维素水解液产油脂的研究具有重要意义。     

利用啤酒生产废水培养斯达油脂酵母产油脂发酵条件的优化

为探索啤酒生产废水的资源化利用,采用单因素和正交试验设计对斯达油脂酵母(Lipomyces starkeyi1809)利用啤酒生产废水产油脂和化学需氧量(COD)降解率的发酵条件进行优化,并采用8 L的发酵罐进行放大试验和发酵动力学分析,采用气相色谱法分析菌体油脂脂肪酸的组成。试验结果表明:最佳发酵条件为接种量3%、装液量130 mL、温度26℃、转速160 r/min、发酵时间144 h。在此条件下,菌体生物量、油脂产量、油脂含量、COD降解率和油脂不饱和脂肪酸指数(IUFA)分别达到13.83 g/L、5.25 g/L、37.92%、79.08%和65.46%,较优化前分别提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%,优化效果显著。发酵罐放大试验培养到120 h时,菌体生物量、油脂产量、油脂含量和COD降解率均达到最大值,分别为13.34 g/L、4.82 g/L、36.13%和85.09%,菌体生物量、油脂产量和油脂含量与正交试验的最优水平组合条件下所得结果相似,其中COD降解率提高了7.59%,且发酵周期缩短了1 d。发酵动力学分析表明:COD降解与菌体生长同步,属于与生长相关型,而油脂积累则属于与生长部分相关型。