微生物油脂,尤其是產(chǎn)油酵母生產(chǎn)的油脂,其脂肪酸組成與動植物油脂相似,在生物柴油、食品添加劑、油脂化學(xué)品等領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景。產(chǎn)油微生物可以利用廉價的底物,如農(nóng)業(yè)剩余物、粗甘油和工業(yè)廢水廢渣等生產(chǎn)微生物油脂。然而,當(dāng)前微生物油脂生產(chǎn)技術(shù)存在著原料成本高、油脂產(chǎn)量低、工藝復(fù)雜等突出問題,極大地限制了其商業(yè)化生產(chǎn)。本論文結(jié)合斯達(dá)氏油脂酵母Lipomyces starkeyi AS 2.1560代謝各種復(fù)雜廉價原料的特性,通過過程整合技術(shù),簡化油脂生產(chǎn)工藝流程、減少酶成本和強(qiáng)化油脂積累,取得了以下研究成果:（1）首先采用三代測序技術(shù),對L.starkeyi AS 2.1560進(jìn)行了全基因組測序和組裝,得到21.4 Mb的基因組草圖,其GC含量為46.87%。通過基因預(yù)測、同源性搜索和手工校對,注釋了7378個蛋白編碼基因,得到了斯達(dá)氏油脂酵母基因組注釋數(shù)據(jù)庫。圍繞碳源代謝,對菌株水解、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝相關(guān)基因進(jìn)行了生物信息學(xué)分析,預(yù)測了L.starkeyi利用廉價復(fù)雜原料產(chǎn)微生物油脂的潛力。（2）基于L.starkeyi含18個淀粉酶基因,探討了L.starkeyi利用木薯淀粉統(tǒng)合生物加工生產(chǎn)微... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

產(chǎn)油酵母油脂積累示意圖[24]

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10晶網(wǎng)狀聚合物，屬于多酚類化合物[52]。一般情況下，必須對木質(zhì)纖維素進(jìn)行預(yù)處理，才能破壞木質(zhì)素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，去除木質(zhì)素，降解半纖維素，提高纖維素的可利用率。這一過程也促進(jìn)酶與底物的相互作用，提高酶解效率。預(yù)處理工藝一般可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法及其組合[53]�？傮w上，物理和化學(xué)預(yù)處理效果較好，但設(shè)備要求高，污染嚴(yán)重。與其他方法相比，生物法能耗低、污染小，但成本高、時間長，而且木質(zhì)纖維素降解酶活性低，因此生物法效率較低。（CBH:外切葡聚糖酶；EG：內(nèi)切葡聚糖酶；BG：β-葡萄糖苷酶）圖1.2纖維素完全水解步驟[54]Fig1.2Thestepofcompletehydrolysisofcellulose[54]木質(zhì)纖維素經(jīng)預(yù)處理后一般還需轉(zhuǎn)化為含有可發(fā)酵性糖的水解液，再用于產(chǎn)油微生物發(fā)酵。木質(zhì)纖維素糖主要來自纖維素和半纖維素的水解，一般需要多種酶協(xié)同作用。其中，纖維素的完全水解需要三類酶的參與[54]（如圖1.2）。內(nèi)切葡聚糖酶水解纖維素使其長鏈斷裂，生成長鏈寡糖。兩種外切葡聚糖酶分別以纖維二糖為單位切割纖維素鏈的兩端，使得長鏈寡糖逐漸裂解為短鏈寡糖。最后，纖維二糖和纖維寡糖由β-葡萄糖苷酶（纖維二糖酶）分解為葡萄糖。水解半纖維素的酶種類較多，有木聚糖酶，甘露聚糖酶，半乳糖苷酶和阿拉伯糖苷酶等。水解產(chǎn)物比纖維素更多，更復(fù)雜，有阿拉伯糖、木糖、半乳糖、巖藻糖、甘露糖、葡萄糖或葡糖苷酸等[55]。

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文111.4.1.2木質(zhì)纖維素產(chǎn)微生物油脂發(fā)酵策略由木質(zhì)纖維素生產(chǎn)微生物油脂可通過分步水解發(fā)酵(SHF)、同步糖化發(fā)酵(SSF)、同步糖化共發(fā)酵(SSCF)、統(tǒng)合生物加工(CBP)等不同的工藝[56]。圖1.3木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化策略Fig1.3StrategiesoflignocellulosicbioconversionSHF中糖化和發(fā)酵過程依次進(jìn)行，分離糖化和發(fā)酵過程的好處是兩個過程都能在各自的最適條件下進(jìn)行。一般纖維素酶的最適工作溫度較高，在50℃左右，但產(chǎn)油微生物不能在37℃以上的環(huán)境中正常生存。SHF的缺點(diǎn)也很明顯，隨著纖維素酶水解時間延長，產(chǎn)生的可發(fā)酵性糖濃度上升，水解液中產(chǎn)物抑制作用逐漸增強(qiáng)，酶解效率顯著降低，木質(zhì)纖維素難以被充分降解，只能提高纖維素酶用量或移除產(chǎn)物才能提高水解效率。因此，SHF需要的設(shè)備較多，成本也更高。Huang等[57]水解50g/L預(yù)處理玉米秸稈得到含有25.6g/L葡萄糖的水解液，RhodococcuspyridinivoransCCZU-B16利用該水解液發(fā)酵72h油脂含量達(dá)到63.2%，油脂得率為0.125g/g葡萄糖，但油脂濃度僅3.21g/L。SSF是指在一個反應(yīng)器中同時進(jìn)行酶水解過程和微生物發(fā)酵過程，木質(zhì)纖維素水解產(chǎn)生可發(fā)酵性糖及時被產(chǎn)油微生物消耗，從而消除產(chǎn)物抑制作用。SSCF與SSF類似，利用產(chǎn)油微生物的特性，同時進(jìn)行六碳糖（葡萄糖）和五碳糖（木糖、阿拉伯糖）的發(fā)酵，因此，SSCF能達(dá)到較高的底物利用率。由于水解和發(fā)酵同時進(jìn)行，SSF和SSCF可以節(jié)省大量時間，得到較高的油脂產(chǎn)量，并減少操作工序和成本。然而由于反應(yīng)溫度、pH不能兼顧酶水解或微生物發(fā)酵的最佳條件，酶水解或微生物發(fā)酵還是受到一定抑制。為了解決這個問題，通常在SSF和SSCF前增加預(yù)水解步驟（PSSF），在纖維素酶的最適條件下，預(yù)水解木質(zhì)纖維素一段較短時


本文編號：3514788