本文關(guān)鍵詞：圓紅冬孢酵母油脂生產(chǎn)加工副產(chǎn)物再利用的研究

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【摘要】：微生物油脂是具有廣闊發(fā)展前景的新型油脂資源。有效利用微生物油脂生產(chǎn)加工過程產(chǎn)生的廢棄物,可提高資源利用效率,顯著改善其經(jīng)濟(jì)性,降低環(huán)境污染。為此,本論文以圓紅冬孢酵母Rhodosporidium toruloides油脂生產(chǎn)為例,研究主要副產(chǎn)物菌渣、廢甘油以及廢水等再利用工藝,取得了如下結(jié)果。采用補(bǔ)料-批式培養(yǎng)模式制備R. toruloides含油60%(w/w)的菌體,利用研磨破碎-石油醚浸提工藝制備油脂和菌渣。分析結(jié)果表明：油脂中幾乎不含磷脂和硫脂,而硫和磷兩種元素很好的保留在菌渣中；菌渣中碳和氮元素分別達(dá)到干重的47.8%和3.6%,粗脂肪和粗蛋白含量分別為15.5%和22.5%,具有很好的開發(fā)利用價值。以R. toruloides胞壁多糖主要結(jié)構(gòu)單糖葡萄糖和甘露糖的混合物為碳源,比較4種產(chǎn)油酵母的產(chǎn)油能力。結(jié)果表明R. toruloides油脂轉(zhuǎn)化效率最高,達(dá)到0.2 g/g總糖,且能合成約200 μg/g DCW的類胡蘿卜素；Lypomyces starkeyi能夠同步利用葡萄糖和甘露糖,為富含葡萄糖和甘露糖的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)微生物油脂提供了新技術(shù)。建立了R. toruloides菌渣(SCM)再利用工藝----用于產(chǎn)油酵母培養(yǎng)和R. toruloides封閉/半封閉式循環(huán)發(fā)酵產(chǎn)油。研究發(fā)現(xiàn)SCM水解液(SCH)可直接用于培養(yǎng)產(chǎn)油酵母種子,效果達(dá)到或優(yōu)于常用培養(yǎng)基YEPD;以SCH為營養(yǎng)源,葡萄糖為碳源培養(yǎng)產(chǎn)油酵母,半封閉循環(huán)模式下,經(jīng)3次循環(huán),生物量和油脂含量分別降低23%和24%；在封閉循環(huán)模式下,生物量和油脂含量變化均在5%左右。所有模式下類胡蘿卜素含量低于200μg/g DCW。利用R. toruloides以SCH為營養(yǎng)源,玉米秸稈水解液為碳源進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)油,半封閉循環(huán)模式生物量和油脂量的波動小于5%。封閉循環(huán)模式下,發(fā)酵廢水回收利用效率可達(dá)90%,其中的營養(yǎng)物質(zhì)得到回收利用的同時,降低了微生物油脂規(guī)�；a(chǎn)造成水環(huán)境污染的風(fēng)險。建立了R. toruloides兩階段轉(zhuǎn)化粗甘油產(chǎn)油脂工藝。研究R. toruloides轉(zhuǎn)化廢甘油產(chǎn)油的性能,并考察培養(yǎng)條件和雜質(zhì)對油脂和類胡蘿卜素合成的影響,油脂得率可達(dá)0.20-0.22 g/g,達(dá)到理論得率的70%,比以往報道提高15%以上,與葡萄糖相當(dāng)；類胡蘿卜素含量不高于160μg/g DCW。最后,分析了利用酵母油脂生產(chǎn)加工副產(chǎn)物的物料平衡。表明副產(chǎn)物再利用不僅可實現(xiàn)酵母油脂的投入與產(chǎn)出的平衡,還可減少廢棄物排放和環(huán)境污染,產(chǎn)生良好的環(huán)境效益和社會效益。
【關(guān)鍵詞】：微生物油脂 菌渣 粗甘油 副產(chǎn)物 循環(huán)利用
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ641
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-15
• 圖目錄15-17
• 表目錄17-19
• 1 緒言19-40
• 1.1 微生物油脂概述21-23
• 1.1.1 產(chǎn)油微生物的分類及特點(diǎn)21-22
• 1.1.2 酵母油脂的合成、種類和用途22-23
• 1.2 產(chǎn)油酵母菌株的篩選與改造23-25
• 1.2.1 產(chǎn)油酵母的篩選23-24
• 1.2.2 天然產(chǎn)油酵母菌株的篩選改造24-25
• 1.2.3 非產(chǎn)油酵母菌株的改造25
• 1.3 生產(chǎn)微生物油脂原料的開發(fā)和利用25-28
• 1.3.1 工業(yè)副產(chǎn)品25-26
• 1.3.2 甲殼素資源26-27
• 1.3.3 工業(yè)廢水、城市污水的利用27
• 1.3.4 菊芋27
• 1.3.5 微藻生物質(zhì)27
• 1.3.6 木質(zhì)纖維素資源27-28
• 1.4 微生物油脂生產(chǎn)流程的優(yōu)化28-30
• 1.4.1 原料預(yù)處理工藝的優(yōu)化28-29
• 1.4.2 發(fā)酵過程的優(yōu)化29-30
• 1.4.3 加工處理工藝的優(yōu)化30
• 1.5 酵母油脂生產(chǎn)加工副產(chǎn)物的開發(fā)利用30-36
• 1.5.1 產(chǎn)油酵母菌渣30-32
• 1.5.2 廢水32-33
• 1.5.3 色素33-34
• 1.5.4 磷脂34-35
• 1.5.5 粗甘油35-36
• 1.6 本論文的立題依據(jù)及研究思路36-40
• 1.6.1 組內(nèi)研究R.toruloides已有的工作基礎(chǔ)36-37
• 1.6.2 發(fā)酵副產(chǎn)物利用存在的問題37-39
• 1.6.3 研究工作設(shè)想39-40
• 2 R.toruloides油脂生產(chǎn)加工副產(chǎn)物構(gòu)成的分析40-55
• 2.1 引言40
• 2.2 材料和方法40-45
• 2.2.1 菌株40-41
• 2.2.2 主要實驗試劑41
• 2.2.3 主要實驗儀器41
• 2.2.4 培養(yǎng)基41
• 2.2.5 實驗方法41-42
• 2.2.6 分析方法42-45
• 2.3 結(jié)果與討論45-54
• 2.3.1 R.toruloides含油菌體的制備45-46
• 2.3.2 油脂副產(chǎn)物組成分析46-48
• 2.3.3 菌渣水解條件的單因素考察48-52
• 2.3.4 水解條件的正交優(yōu)化52-54
• 2.4 本章小結(jié)54-55
• 3 R.toruloides菌渣再利用工藝的研究55-77
• 3.1 引言55-56
• 3.2 材料與方法56-59
• 3.2.1 菌株56
• 3.2.2 主要的實驗試劑56
• 3.2.3 主要實驗儀器56-57
• 3.2.4 培養(yǎng)基57-58
• 3.2.5 培養(yǎng)方法58
• 3.2.6 分析方法58-59
• 3.3 結(jié)果與討論59-75
• 3.3.1 常見產(chǎn)油酵母利用葡萄糖和甘露糖產(chǎn)油能力的比較分析59-64
• 3.3.2 菌株利用葡萄糖/甘露糖產(chǎn)油能力的比較分析64-65
• 3.3.3 SCM再利用工藝的可行性研究65-72
• 3.3.4 L.starkeyi同步利用葡萄糖甘露糖驗證的研究72-75
• 3.4 小結(jié)75-77
• 4 R.toruloides兩階段轉(zhuǎn)化粗甘油產(chǎn)油脂工藝的研究77-96
• 4.1 引言77-78
• 4.2 材料和方法78-80
• 4.2.1 菌株78
• 4.2.2 主要試劑78
• 4.2.3 主要設(shè)備78
• 4.2.4 培養(yǎng)基78-79
• 4.2.5 培養(yǎng)方法79
• 4.2.6 分析方法79-80
• 4.3 結(jié)果與討論80-95
• 4.3.1 接種量與培養(yǎng)時間對利用甘油產(chǎn)油脂的影響80-82
• 4.3.2 甘油濃度對油脂和類胡蘿卜素合成的影響82-84
• 4.3.3 發(fā)酵液pH對于油脂和類胡蘿卜素合成的影響84-87
• 4.3.4 裝液量對于油脂和類胡蘿卜素合成的影響87-89
• 4.3.5 雜質(zhì)對于油脂和類胡蘿卜素合成的影響89-94
• 4.3.6 真實粗甘油的兩階段轉(zhuǎn)化工藝的可行性94
• 4.3.7 脂肪酸成分分析結(jié)果94-95
• 4.4 R.toruloides轉(zhuǎn)化粗甘油生產(chǎn)油脂過程中副產(chǎn)物的檢測95
• 4.5 本章小結(jié)95-96
• 5 R.toruloides油脂副產(chǎn)物再利用質(zhì)量衡算96-100
• 5.1 引言96
• 5.2 副產(chǎn)物再利用質(zhì)量衡算96-99
• 5.2.1 菌渣和廢水對生產(chǎn)原料投入影響的衡算96-97
• 5.2.2 粗甘油的再利用的影響97-98
• 5.2.3 其他副產(chǎn)物的產(chǎn)出98-99
• 5.2.4 氮元素的質(zhì)量平衡99
• 5.3 本章小結(jié)99-100
• 6 結(jié)論與展望100-103
• 6.1 結(jié)論100
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)100-101
• 6.3 展望101-103
• 6.3.1 L.starkeyi同步利用葡萄糖和甘露糖機(jī)理的研究101
• 6.3.2 胞壁多糖的開發(fā)利用101
• 6.3.3 R.toruloides異戊二烯途徑和類胡蘿卜素途徑的改造101
• 6.3.4 絮凝型R.toruloides菌株的構(gòu)建101-102
• 6.3.5 油脂分泌型產(chǎn)油酵母菌株的構(gòu)建102
• 6.3.6 以玉米秸稈為碳源進(jìn)行封閉式油脂循環(huán)發(fā)酵102-103
• 參考文獻(xiàn)103-114
• 附錄A 縮寫詞114-115
• 附錄B DNS法測定葡萄糖和甘露糖標(biāo)準(zhǔn)曲線驗證115-117
• 附錄C 斯達(dá)氏油脂酵母同步利用葡萄糖甘露糖驗證試驗117-119
• 附錄D 葡萄糖與木糖定量標(biāo)準(zhǔn)曲線119-120
• 附錄E 兩階段發(fā)酵上清核磁及離子色譜檢測結(jié)果120-123
• 附錄F 甘油合成酵母油脂理論得率的計算123-125
• 致謝125-126
• 作者簡介126-127

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本文編號：573878