營養(yǎng)限制下圓紅冬孢酵母連續(xù)培養(yǎng)研究.pdf

1、生物柴油是環(huán)境友好的可再生液體生物燃料，目前主要基于動植物油脂生產(chǎn)，難以大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展。微生物油脂脂肪酸組成與植物油相近，可作為生物柴油和油脂工業(yè)的原料，然而生產(chǎn)成本高成為制約微生物油脂規(guī)模化生產(chǎn)的瓶頸。已有研究進(jìn)展表明，微生物油脂合成是部分生長偶聯(lián)的，導(dǎo)致發(fā)酵過程油脂產(chǎn)量不穩(wěn)定。本論文建立了恒化培養(yǎng)系統(tǒng)，以產(chǎn)油酵母圓紅冬孢酵母為模式菌株，主要研究營養(yǎng)限制條件下菌體生長和油脂積累特征，構(gòu)建相應(yīng)的模型，并進(jìn)行實驗驗證。
　　發(fā)現(xiàn)低

2、稀釋率限氮培養(yǎng)條件有利于獲得高的油脂得率和菌體油脂含量。在稀釋率為0.02h-1時，油脂得率為0.18±0.03g/g，菌體油脂含量為57.1±4.8％，但油脂生產(chǎn)強度低，其平均值僅為0.05±0.01g/L/h。當(dāng)稀釋率提高到0.1h-1時，菌體油脂含量降低到40.7±5.9％，但油脂生產(chǎn)強度達(dá)到0.09±0.01g/L/h。因此選擇稀釋率為0.1h-1的條件研究培養(yǎng)基中C/N比對油脂積累的影響，發(fā)現(xiàn)高C/N比有利于油脂積累，在C/N

3、比為237mol/mol時，菌體油脂含量達(dá)到38.1±1.0％。此外，所得油脂組成變化不大，其中性脂的棕櫚酸、硬脂酸和油酸總含量在85％以上。
　　通過限碳恒化培養(yǎng)，確定了圓紅冬孢酵母對葡萄糖的最大生物量得率和維持系數(shù)分別為0.42g/g和5.7mg/g/h，結(jié)果對設(shè)計產(chǎn)油酵母多級串聯(lián)培養(yǎng)模式具有指導(dǎo)意義。建立了限氮恒化培養(yǎng)條件下油脂積累動力學(xué)模型，預(yù)測了獲得最大油脂比生成速率的稀釋率范圍為0.05-0.09h-1，實驗數(shù)據(jù)表明，

4、在稀釋率為0.08h-1時油脂比生成速率為0.058g/g/h，驗證了模型的可靠性，為優(yōu)化油脂合成奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)不同稀釋率穩(wěn)態(tài)時所消耗C/N比，構(gòu)建了底物碳在油脂和非油生物量之間的分配模型，利用實驗數(shù)據(jù)確定了模型參數(shù):最大油脂碳得率YmaxL為0.51C-mol/C-mol，最大菌體碳得率YmaxX為0.52C-mol/C-mol，結(jié)合細(xì)胞元素平衡分析預(yù)測了促使油脂合成的臨界C/N比為12.1mol/mol，利用該分配模型預(yù)測不同消耗

5、C/N比的油脂得率，預(yù)測值為實驗值的95.2-116.7％，表明模型可靠性較好。
　　限氮連續(xù)培養(yǎng)中，稀釋率影響油脂組分、胞內(nèi)可溶性蛋白及類胡蘿卜素含量。中性脂含量隨稀釋率增高而降低，糖脂、鞘脂和磷脂含量則隨稀釋率增高而升高，該變化規(guī)律得到紅外光譜分析數(shù)據(jù)支持。在1，725cm-1和1，745cm-1處的C=O吸收峰，以及2，852cm-1和2，923cm-1處的-CH2吸收峰，和甘油酯和脂肪酸脂相關(guān)，它們的峰面積隨稀釋率增加而減