马铃薯淀粉水解条件优化及油脂酵母培养研究

以马铃薯淀粉为底物,葡萄糖含量为评价指标,通过响应面法优化淀粉酶解工艺,将水解液用于发酵生产微生物油脂。最佳酶解条件为马铃薯淀粉质量浓度20 mg/mL,加酶量为干淀粉质量3.2%,α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶的质量比2.2∶1,pH 4.1,酶解时间4.1 h,得到最高葡萄糖含量为15.06 mg/mL。向此水解液中添加一定氮源和无机盐用于油脂酵母菌株Y004-2培养,在250 mL三角瓶中其生物量为14.43 g/L,油脂产量5.16 g/L,在5.0 L发酵罐中生物量为14.27 g/L,油脂产量5.10 g/L,其生物量和油脂产量均略高于以葡萄糖为碳源;且菌株Y004-2在以马铃薯淀粉水解液为碳源的培养基中所得油脂的组成与以葡萄糖为碳源的培养基中所得油脂的脂肪酸组成相同。     

菊粉酶基因克隆表达与油脂的组分分析

为了实现解脂亚罗威亚酵母（Yarrowia lipolytica）直接利用菊粉进行油脂生产,将外切菊粉酶基因INU1与表达质粒pINA1317连接,在解脂亚罗威亚酵母（Y. lipolytica）ACA-DC尿嘧啶缺陷突变菌株中表达。以尿嘧啶缺陷型筛选作为筛选标记获得转化子C37,经过培养菊粉酶酶活达到37.15 U/mL。在2 L发酵罐中,转化子C37以菊粉为底物进行发酵,油脂产量和细胞干质量分别为49%和14 g/L。脂肪酸分析结果显示棕榈酸、硬脂酸和油酸总和占总脂肪酸的92%以上,其中油酸含量高达59%,表明通过菊粉酶基因在解脂亚罗威亚酵母中的表达,实现了以菊粉为底物一步发酵产单细胞油脂。     

解脂耶罗维亚酵母菌利用地沟油联产柠檬酸和胞内油脂

以地沟油为原料,以解脂耶罗维亚酵母菌(Yarrowia lipolytica)为发酵菌株,进行柠檬酸和胞内油脂的同时发酵。结果发现,发酵过程中柠檬酸和胞内油脂同时保持较高产量的最佳发酵条件为:接种量为5×108个细胞/L培养基,碳源质量浓度为80.0 g/L,摇床培养转速为180 r/min。在该条件下,柠檬酸和胞内油脂的产量分别达到33.6 g/L和44.9 g/100 g(细胞干重)。进一步研究发现,Y.lipolytica以地沟油为原料合成柠檬酸和胞内油脂的发酵过程包括3个阶段:细胞生长阶段、油脂合成阶段和柠檬酸合成阶段。地沟油转化为胞内油脂后,其脂肪酸饱和程度降低。     

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。     

溶氧对耶氏解脂酵母油脂积累和柠檬酸分泌的影响

产油耶氏解脂酵母能将培养基中过量的碳源转化为油脂储存于细胞内并分泌大量的柠檬酸。在耶氏解脂酵母发酵过程中通过关联搅拌转速和通气量调控培养基中的溶氧含量处于5%、10%、20%、30%和不控制5种水平,来研究溶氧对其油脂积累和柠檬酸分泌的影响。结果表明,随着发酵培养基中溶氧的增加,耶氏解脂酵母细胞内油脂含量和柠檬酸分泌量均有所增加,且不控制培养基中溶氧时,细胞内油脂含量和柠檬酸产量均最高,油脂含量达到细胞干重的11.62%(w/w),柠檬酸产量达到21.0 g/L。培养基中不同的溶氧含量还会影响油脂的脂肪酸组成,高溶氧能够促进油酸含量的增加,溶氧不控制时油酸的含量最高,达到48.62%。本研究为耶氏解脂酵母产脂发酵培养过程中溶氧的控制提供了重要的实验依据。     

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。     

以绿原酸为目标物优化杜仲叶发酵醋的工艺研究

以绿原酸作为评价指标,以杜仲叶辅以麸皮和葡萄糖为原料进行发酵醋工艺研究.首先杜仲叶按料液比1∶10并添加叶干重质量0.8％的纤维素酶45℃预处理2h,获得绿原酸含量为592.1 μg/mL的酶解液.然后添加与酶解液中叶干重相同的麸皮,调节杜仲叶-麸皮与水的质量体积比为1∶7,加入占发酵液体积10％的葡萄糖、占杜仲叶-麸皮质量1％的醋前发酵剂进行酒精发酵.最后接入占发酵液体积14％的醋酸菌进行醋酸发酵.按此工艺条件,得到的杜仲叶发酵醋中绿原酸含量为131.1μg/mL,总酸(以醋酸计)含量为4.9g/100mL,发酵醋色泽澄清,具备醋特有的香气,口感柔和,符合国家酿造食醋感官特性要求,DPPH自由基清除率达到97.3％,有较好的体外抗氧化效果.本实验为杜仲叶资源的开发提供了一种新思路,同时为杜仲发酵醋饮的酿造提供了技术依据.     

以绿原酸为目标物优化杜仲叶发酵醋的工艺研究

以绿原酸作为评价指标,以杜仲叶辅以麸皮和葡萄糖为原料进行发酵醋工艺研究。首先杜仲叶按料液比1∶10并添加叶干重质量0.8%的纤维素酶45℃预处理2h,获得绿原酸含量为592.1μg/mL的酶解液。然后添加与酶解液中叶干重相同的麸皮,调节杜仲叶-麸皮与水的质量体积比为1∶7,加入占发酵液体积10%的葡萄糖、占杜仲叶-麸皮质量1%的醋前发酵剂进行酒精发酵。最后接入占发酵液体积14%的醋酸菌进行醋酸发酵。按此工艺条件,得到的杜仲叶发酵醋中绿原酸含量为131.1μg/mL,总酸（以醋酸计）含量为4.9g/100mL,发酵醋色泽澄清,具备醋特有的香气,口感柔和,符合国家酿造食醋感官特性要求,DPPH自由基清除率达到97.3%,有较好的体外抗氧化效果。本实验为杜仲叶资源的开发提供了一种新思路,同时为杜仲发酵醋饮的酿造提供了技术依据。      

异养小球藻藻渣产沼气研究

为了充分利用异养小球藻发酵及油脂生产过程中出现的藻渣,本文以p H、NH₄⁺、COD（化学需氧量）、总含碳量、VFA（挥发性脂肪酸）含量、产气量为指标,将异养小球藻发酵及油脂生产过程中产生的藻渣作为研究对象进行沼气发酵。结果表明:使用酸热法提油后藻渣为原料的发酵体系在50℃的发酵温度下,1000 m L发酵液56 d的产气量最高,为7700 m L。在发酵过程中,其pH一直下降,酸化过程良好,NH₄⁺、COD、VFA含量、总碳含量变化幅度不大,说明原料利用率相对较高、发酵过程比较稳定。本研究为异养小球藻提油工艺选择及油脂生产过程中废渣的资源化利用提供了参考。      

酶解苹果渣制备低聚木糖的工艺优化

以苹果渣为原料,利用碱性过氧化氢(Alkaline hydrogen peroxide, AHP)预处理后的苹果渣酶解制备低聚木糖(Xylo-oligosaccharide, XOS)。研究不同质量分数H₂O₂对苹果渣组成成分成及空间结构的影响,选取AHP处理后的苹果渣酶解制备XOS,以酶解时间、酶解温度、酶解p H值和酶添加量为变量因子,XOS得率为指标,进行单因素试验和响应面试验确定酶解工艺的最佳条件。结果表明：经3%的AHP预处理后苹果渣半纤维素含量由12.3%上升到16%,木质素的去除率达46.6%;此外,酶解苹果渣制备XOS的最佳工艺参数为：酶解温度55℃、酶解p H6.0、酶添加量7000 u/g、酶解时间18 h,在此酶解条件下,酶解液中XOS得率最高为27.08%。试验所得的酶解处理苹果渣制备低聚木糖工艺条件具有实用价值,可为提高苹果渣附加值提供理论依据。     

解脂耶氏酵母β氧化基因敲除菌的构建及挥发性脂肪酸的利用

为了抑制解脂耶氏酵母长链脂肪酸的β氧化,使其稳定地积累,通过基因调控途径构建了4株脂肪酸β氧化基因敲除菌株,并研究了重组菌株利用挥发性脂肪酸作为碳源合成长链脂肪酸的能力。结果表明:分别敲除pox2、pox3和pex10的3株单基因敲除菌株及同时敲除pox2和pox3的组合基因敲除菌株构建成功,4株重组菌株均可以利用挥发性脂肪酸进行生长。与原始菌株相比,polf-Δpox2Δpox3和polf-Δpex10总脂产量(长链脂肪酸总和)在发酵后期并未因脂肪酸的β氧化而出现明显下降,是可以利用挥发性脂肪酸且可实现脂质积累的重组菌株。     

发酵性丝孢酵母发酵产油脂的碳源和氮源选择

以发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans)为实验菌株,通过液体摇瓶发酵研究了碳源和氮源种类对其生长及细胞积累油脂的影响。结果表明:发酵性丝孢酵母以葡萄糖、乳糖、蔗糖及可溶性淀粉作为碳源,以牛肉膏、蛋白胨作为氮源发酵时,菌体生物量和细胞油脂含量均在发酵72 h时达到最大值,继续延长发酵时间不利于油脂积累。以硫酸铵为氮源,木糖为碳源时,菌体最大生长和细胞油脂最大积累不同步。发酵性丝孢酵母发酵产油脂宜选择硫酸铵作为氮源,葡萄糖作为碳源。     

利用皮状丝孢酵母对甘蔗渣酶解液产油脂的研究

本试验旨在研究碱和高温液态水2种预处理方式对发酵的影响。甘蔗渣分别利用碱和高温液态水(LHW)预处理,然后使用纤维素酶进行酶解。在LHW和碱预处理后的酶解液中,分别含22.06和39.28 g/L总糖。不经过浓缩,也不需要添加任何营养物质,酶解液被用于皮状丝孢酵母的油脂发酵试验。经过3 d的培养,在LHW预处理的酶解液中,皮状丝孢酵母的生物量达到了8.08 g/L,油脂质量分数为52.00%,油脂系数高达19.03%。在碱预处理的酶解液中,经过8 d的培养,皮状丝孢酵母的生物量为13.67 g/L,油脂质量分数为43.20%,油脂系数为15.03%。脂肪酸组成分析表明所产油脂与棕榈油的组成相似。试验结果表明,甘蔗渣是一种有前景的产油脂原料,LHW是一种良好的预处理方式。该研究为利用甘蔗渣发酵产油脂提供了新思路。     

添加餐厨废油脂培养酵母进行γ-癸内酯生物转化

为了降低工业化生产γ-癸内酯(γ-decalactone,GDL)的成本,利用餐厨废弃油脂代替部分培养基成分培养解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica),当添加餐厨废弃油脂6 g/L,葡萄糖由20 g/L降为12. 5 g/L,酵母提取物由10 g/L降为5 g/L时,培养12 h后获得与完全培养基相当的生物量。在Y. lipolytica中过表达酰基辅酶A氧化酶基因pox2获得工程菌,将蓖麻油酸转化为GDL产量达1. 5 g/L,是出发菌株的2. 2倍。利用分解油脂活性高的Y. lipolytica菌株(解脂假丝酵母Candida lipolytica CICC31223)与工程菌混菌降解餐厨废弃油脂并转化蓖麻油生产GDL,最佳条件为:当C. lipolytica与Y. lipolytica工程菌的接种比例为1∶10(体积比)、接种方式为先接种C. lipolytica,28℃,振荡培养(200 r/min) 12 h后再接种Y. lipolytica,混菌发酵培养基中GDL产量达0. 15 g/L,显著高于工程菌单菌发酵产量0. 08 g/L。结果表明,餐厨废弃油脂是廉价的碳源,通过不同菌株的混菌发酵转化生产GDL的方法具有很大的工业化应用前景。     

发酵条件对发酵性丝孢酵母脂肪酸组成的影响

通过摇瓶发酵，研究了温度、摇瓶转速、碳源种类和浓度对发酵性丝孢酵母（Trichosporom fermentans）脂肪酸组成的影响。气相色谱法分析结果表明，较高发酵温度能提高菌体油脂的脂肪酸饱和程度，此条件下饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的49．1％：摇瓶转速高有利于菌体油脂不饱和脂肪酸的生成；木糖浓度为100g／L时菌体油脂中饱和脂肪酸含量最高，占脂肪酸总量的50．4％；木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。菌体脂肪酸组成包括肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸和亚油酸，其中棕榈酸和油酸含量较高。     

混合糖发酵产油脂酵母菌的筛选及脂肪酸组成分析

从海南土壤中分离的12株野生酵母菌株中,筛选到一株能够利用混合糖发酵高产油脂的酵母菌株YP-32,在葡萄糖∶木糖(质量比)为2∶1条件下发酵120 h,生物量、油脂产量和油脂含量达到最大,分别为22.33g/L、13.39 g/L和60.42%;该菌株利用5种不同比例混合糖产油脂的脂肪酸组成均以C_(16)和C_(18)系脂肪酸为主,其中油酸含量最高,其次为棕榈酸和硬脂酸,这3种脂肪酸含量占总脂肪酸含量的90%以上,与植物油脂脂肪酸组成相似,可以作为生物柴油油源。通过形态特征及26S rDNA D1/D2和ITS区域序列分析,初步鉴定菌株YP-32为油脂酵母属的Lipomyces orientalis,为我国分布新纪录。     

外源油脂的添加促进卷枝毛霉脂肪酸的积累

卷枝毛霉（Mucor circinelloides）可利用多种碳源实现脂质积累,不同的碳源对其脂质积累的影响不同。在不改变其它发酵培养条件和碳氮比的情况下,以100%葡萄糖为对照,添加不同比例的外源油脂（大豆油）作为另一种碳源,对其细胞生长和脂质生成的影响进行了研究。采用氯仿-甲醇法提取脂质,通过气相色谱技术（gas chromatography,GC）测定其脂肪酸组成及含量。同时,采用实时荧光定量PCR法检测了与脂肪酸合成相关的脱饱和酶基因在菌株中的表达情况。结果表明：碳氮比不变的情况下,最佳碳源混合比例为葡萄糖35 g/L,大豆油24.3 g/L,该培养基中生长的卷枝毛霉的生物量、脂质含量和脂质产量在发酵前期迅速增长,在发酵后期的增长趋势逐渐平缓,在发酵72 h之后略有下降,其最高生物量、脂质含量和产量分别为19.60 g/L、42.62%和8.35 g/L,而对照组（以葡萄糖为单一碳源）仅为14.72 g/L、34.41%和5.06 g/L。与对照组相比,经混合碳源培养的卷枝毛霉的生物量、脂质含量和产量分别提高了33.15%、23.8%和65.10%,且可以将大豆油中的α-亚麻酸...     

葡萄糖醛酸制备工艺中的糖化及发酵条件研究

以氧化淀粉为原料,采用酶解和发酵工艺来制备葡萄糖醛酸,以糖化液和发酵液中葡萄糖醛酸含量为评价指标,研究了葡萄糖醛酸制备工艺中的糖化条件、发酵条件。结果表明:糖化的最佳条件为:75 g氧化淀粉中加入2 m L糖化酶,在温度为55℃下反应12 h时,糖化液中的葡萄糖醛酸最高达7.79%;发酵的最佳条件为:25 m L糖化液中加2.0 g酵母粉,在35℃的水浴中发酵4 d时发酵液中的葡萄糖醛酸含量最高达28.03%。该研究为高含量葡萄糖醛酸的制备及其变性淀粉的应用提供了理论指导。     

葡萄糖醛酸制备工艺中的糖化及发酵条件研究

以氧化淀粉为原料,采用酶解和发酵工艺来制备葡萄糖醛酸,以糖化液和发酵液中葡萄糖醛酸含量为评价指标,研究了葡萄糖醛酸制备工艺中的糖化条件、发酵条件。结果表明:糖化的最佳条件为:75 g氧化淀粉中加入2 m L糖化酶,在温度为55℃下反应12 h时,糖化液中的葡萄糖醛酸最高达7.79%;发酵的最佳条件为:25 m L糖化液中加2.0 g酵母粉,在35℃的水浴中发酵4 d时发酵液中的葡萄糖醛酸含量最高达28.03%。该研究为高含量葡萄糖醛酸的制备及其变性淀粉的应用提供了理论指导。      

利用木糖产油脂酵母的筛选、鉴定及发酵条件优化

采用磷酸香兰素比色法从环境中筛选分离得到1株能够利用木糖产油脂的114号酵母菌株,通过生理生化特性实验及分子生物学实验对该菌株进行鉴定,并对该菌株的发酵条件进行优化,考察了培养时间、接种量、装液量和发酵温度对菌株产油能力的影响,通过GC-MS对该菌株最优发酵条件下所产油脂进行脂肪酸组成分析。结果表明:该菌株为胶红酵母(Rhodotorula mucilaginous),在啤酒糟酶解液中培养状况良好;最优发酵条件为培养时间5 d,接种量12%,装液量30m L/250 m L,培养温度32℃。在最优发酵条件下,生物量、油脂产量和油脂含量分别为16.92、4.44g/L和26.22%。所产油脂中不饱和脂肪酸含量76.923%,油酸含量59.087%,与植物油类似。