基于水稻秸秆水解液的发酵性丝孢酵母发酵产油脂的研究

【摘要】：微生物油脂是产油微生物在一定条件于体内合成积累的油脂,其脂肪酸组成与一般植物油脂相似,且生产周期短,不受场地和季节限制,是生物柴油的良好原料。目前微生物油脂生产所需的合成培养基成本较高,限制了油脂的大规模生产。发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans)可利用木糖产油脂,其能以木质纤维素水解液为原料产油脂,故可望降低油脂生产成本,为生物柴油提供廉价、优质的原料。 为高效利用水稻秸秆中的纤维素和半纤维素产油脂,采用稀酸预处理和酶水解两步法对水稻秸秆进行水解,随之以水解液为碳源,培养T. fermentans产微生物油脂。研究结果表明,经简单overliming脱毒后,水稻秸秆水解液中乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛的浓度仅分别为0.4 g/L、0.1 g/L和0.05 g/L。并且,只需添加少量氮源和微量CuSO4·5H2O,该水解液即可满足T. fermentans发酵产油脂的要求。发酵最适接种量、初始pH和温度分别是5.0%、7.0和25°C。T. fermentans在优化条件下培养7天的生物量、油脂含量和油脂产量分别是26.4 g/L,52.2%和13.8 g/L;油脂得率系数为17.0,大大高于其在脱毒水稻秸秆半纤维素水解液中的对应值(11.9)。所产油脂的脂肪酸组成与植物油相似,不饱和脂肪酸含量达70%以上,宜作为生物柴油的生产原料。 在摇瓶培养基础上,对比研究了发酵性丝孢酵母在5 L发酵罐中利用水稻秸秆水解液及模拟培养基的发酵产油脂情况。以水稻秸秆水解液为培养基,发酵性丝孢酵母的最适发酵天数、最大生物量和油脂含量分别为10.5 d、28.6 g/L和43.9%;而在模拟培养基中的对应值分别为8.5 d、27.0 g/L和65.0%。基于logistic、Lueeking-Piret和Luedeking-Piret-like方程的发酵动力学研究表明,酵母在水稻秸秆水解液中最大比生长速率和油脂合成与菌体生长的相关系数分别为0.40和0.51,低于酵母在模拟培养基中的对应值(0.58和0.71)。 为了更好地理解发酵性丝孢酵母在水稻秸秆水解液中生长较慢、油脂合成较少的原因,进一步研究了其在水稻秸秆水解液中发酵时菌体细胞形态和油脂合成关键酶、木糖还原酶活性的变化。结果表明,在水稻秸秆水解液中,由于少量抑制剂的存在,发酵性丝孢酵母细胞形态以长丝或短杆状为主,易受剪切力破坏,对菌体生长不利;此外,发酵性丝孢酵母油脂合成途径中的两个关键酶(苹果酸酶及柠檬酸裂解酶)和木糖还原酶的活性远低于在其模拟培养基中的对应值。 本研究对于实现生物质资源的高值化利用及降低微生物油脂的生产成本具有重要意义,有助于解决限制生物柴油大规模生产和广泛应用的油脂原料瓶颈问题。 【关键词】：发酵性丝孢酵母 木质纤维素 水稻秸秆 微生物油脂
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ644
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 微生物油脂的研究与应用12-19
• 1.1.1 微生物油脂的优点12-13
• 1.1.2 产油脂微生物的种类13-14
• 1.1.3 微生物油脂合成途径及其调控14-18
• 1.1.4 微生物油脂的研究进展18-19
• 1.2 木质纤维素原料的研究和应用19-24
• 1.2.1 木质纤维素的结构与组成19-20
• 1.2.2 木质纤维素原料的预处理方法20-22
• 1.2.3 木质纤维素原料的酶解22
• 1.2.4 木质纤维素的工业化应用22-24
• 1.3 本研究的主要内容和意义24-27
• 1.3.1 本研究的主要内容24-25
• 1.3.2 本研究的意义25-27
• 第二章 材料和方法27-33
• 2.1 实验材料27-28
• 2.1.1 菌种27
• 2.1.2 培养基27
• 2.1.3 主要试剂及原料27
• 2.1.4 主要仪器设备27-28
• 2.2 实验方法28-33
• 2.2.1 细胞培养方法28-29
• 2.2.2 木质纤维素成分测定方法29
• 2.2.3 水稻秸秆水解液制备方法29
• 2.2.4 生物量测定方法29
• 2.2.5 油脂提取和测定方法29-30
• 2.2.6 糖和抑制剂成分分析30
• 2.2.7 油脂脂肪酸组成分析方法30
• 2.2.8 相关酶活性测定方法30-31
• 2.2.9 蛋白质含量测定方法31-33
• 第三章 摇瓶中发酵性丝孢酵母利用水稻秸秆水解液发酵产油脂的研究33-48
• 3.1 水稻秸秆的组成及其水解液组成33-34
• 3.1.1 水稻秸秆的组成33
• 3.1.2 水稻秸秆水解液组成33-34
• 3.2 发酵性丝孢酵母利用水稻秸秆水解液发酵产油脂34-36
• 3.3 培养基组成对发酵性丝孢酵母发酵产油脂的影响36-43
• 3.3.1 蛋白胨浓度对发酵性丝孢酵母产油脂的影响37-38
• 3.3.2 无机盐浓度对发酵性丝孢酵母产油脂的影响38-43
• 3.4 培养条件对发酵性丝孢酵母发酵产油脂的影响43-47
• 3.4.1 接种量对发酵性丝孢酵母产油脂的影响43-44
• 3.4.2 温度对发酵性丝孢酵母产油脂的影响44-45
• 3.4.3 培养基初始pH对发酵性丝孢酵母产油脂的影响45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 发酵罐中发酵性丝孢酵母的油脂发酵及其动力学模型的构建48-61
• 4.1 发酵罐中发酵性丝孢酵母分批发酵的研究48-53
• 4.1.1 发酵罐中发酵性丝孢酵母利用模拟培养基分批发酵产油脂的研究48-51
• 4.1.2 发酵罐中发酵性丝孢酵母利用水稻秸秆水解液发酵产油脂的研究51-53
• 4.2 发酵性丝孢酵母发酵动力学模型53-59
• 4.2.1 发酵性丝孢酵母的菌体生长动力学模型54-56
• 4.2.2 发酵性丝孢酵母的油脂合成动力学模型56-58
• 4.2.3 发酵性丝孢酵母的糖代谢动力学模型58-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第五章 发酵性丝孢酵母的细胞形态和关键酶性质的研究61-69
• 5.1 发酵性丝孢酵母的细胞形态变化研究61-64
• 5.1.1 发酵性丝孢酵母在模拟培养基中的细胞形态变化61-62
• 5.1.2 发酵性丝孢酵母在水稻秸秆水解液中的细胞形态变化62-64
• 5.2 发酵性丝孢酵母的油脂合成关键酶和木糖还原酶活性变化研究64-68
• 5.2.1 发酵性丝孢酵母的油脂合成关键酶活性变化研究64-66
• 5.2.2 发酵性丝孢酵母的木糖还原酶活性变化研究66-68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论与展望69-72
• 结论69-70
• 创新70-71
• 展望71-72
• 参考文献72-76
• 附录一 色谱图76-78
• 附录二 符号表78-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附件81

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

木质纤维素预处理技术研究进展    赵律;李志光;李辉勇;谢磊;周智;

农作物秸秆生物法降解的研究    潘亚杰,张雷,郭军,张大雷

木质纤维素的预处理及应用    凌吉廷;陈晓晔;蒋朱克;朱建良;

利用纤维素原料生产燃料酒精的研究进展    李盛贤,贾树彪,顾立文

圆红冬孢酵母两阶段培养法生产微生物油脂    林金涛;沈宏伟;张泽会;胡翠敏;靳国杰;谭海东;赵宗保;

14种微藻总脂含量和脂肪酸组成研究    蒋霞敏,郑亦周

深黄被孢霉高产脂变株的选育及其发酵的研究    黄建忠,施巧琴,周晓兰,林跃鑫,谢必峰,吴松刚

代谢木糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展    张金鑫;田沈;刘继开;张亚珍;杨秀山;

产油微生物油脂生物合成与代谢调控研究进展    刘波,孙艳,刘永红,赵宗保

木质纤维原料组分分离的研究    陈洪章,李佐虎

纤维素乙醇的研究进展    龚大春;田毅红;李德莹;龚美珍;涂志英;

木质纤维素预处理技术研究进展    赵律;李志光;李辉勇;谢磊;周智;

碱性臭氧预处理对稻草秸秆酶水解的影响    李辉勇;黄可龙;金密;李志光;赵律;

重组运动发酵单胞菌发酵木糖产乙醇的研究    周稳;付烈;王俊卿;熊平;汪浩勇;

粘红酵母ATP:柠檬酸裂解酶基因的克隆表达和酶学性质    赵检;王旭颖;王茂淋;郑世学;喻子牛;张吉斌;

木质纤维素分级处理工艺    曾晶;龚东平;龚大春;田毅红;李德莹;

纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展    高凤芹;刘斌;孙启忠;徐伟慧;

有机溶剂提取麦草中木质素的工艺    田毅红;李大臣;龚大春;

微藻的分离技术及其应用    周银环;刘东超;

气升式光生物反应器培养微藻溶氧和pH值变化规律研究    刘伟娜;吴垠;徐哲;孙建明;

生物菌剂对秸秆厌氧发酵的影响    王赛月;牛明芬;庞小平;

秸秆预处理技术对比研究    周礼;吴达科;谢春燕;

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响    高凤芹;孙启忠;邢启明;

沼气发酵微生物菌群的研究进展    蒙杰;王敦球;

沼气发酵微生物菌群的研究进展    蒙杰;王敦球;

采用真菌油脂制备生物柴油的研究    兰昊;魏东盛;邢来君;李明春;

麦秆液化制备可降解聚氨酯泡沫材料方法及机理研究    陈秋玲

稻壳制备燃料乙醇及综合利用    麻越佳

红麻骨纤维质转化燃料乙醇的关键技术研究    阮奇城

产油脂酵母菌的遗传改良和油脂的发酵生产    赵春海

稻草秸秆同步糖化发酵制备纤维素乙醇的研究    刘海臣

东祁连山高寒草地土壤真菌多样性研究    张俊忠

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究    孙优善

以木质纤维素为原料的燃料乙醇生产工艺及废水零排放技术研究    张雯

超微化秸秆粉体物性微观结构及光合生物产氢实验研究    岳建芝

产油脂酵母菌株的选育    孔凡敏

桑树内生真菌菜豆壳球孢菌MOD-1产油脂发酵条件优化及利用淀粉厂废水的研究    杨悦

温度和硅胁迫对三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）生长和脂肪酸组成的初步研究    潘瑾

海洋胶红酵母菌TJY15a菌株产油脂的研究    李梅

环境中不同氮磷营养盐浓度及氮源形态对米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）生长的影响研究    赵晓玮

海洋微藻快速生长及油脂富集技术的初步研究    焦媛媛

环境因素对浮游生物脂肪酸影响的研究    张玉君

木糖发酵菌种的筛选及利用玉米秸秆产乙醇工艺的研究    王罗琳

木质纤维素来源发酵抑制物的生物降解以及光合发酵制氢    朱智楠

硅藻生长调控富集油脂及其生物柴油特性研究    葛婷婷

植物纤维素原料生产燃料酒精研究进展    朱圣东;吴元欣;喻子牛;高明;

11种微藻脂类和EPA/DHA组成的研究    林学政,李光友

面向21世纪的生物能源    杨艳,卢滇楠,李春,曹竹安

木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状    于斌;齐鲁;

纤维素化学研究进展    叶代勇;黄洪;傅和青;陈焕钦;

利用微生物油脂制备生物柴油    刘宏娟;张建安;墨玉欣;李建;周玉杰;程可可;

纤维素乙醇产业化    曲音波;

影响微藻脂肪酸组成因素概述    杨秀霞,于浩,曾晓起

海洋微藻脂肪酸组成的比较研究    李荷芳,周汉秋

利用海洋微藻培养生产ω-3多不饱和脂肪酸    姜悦,陈峰,梁世中

资源生物技术与糖工程学术研讨会日程    

微生物油脂型润滑油的制备    陈忠菊

水稻秸秆的纤维素酶水解研究    彭维;向志明;

盐京九号水稻秸秆对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制作用    张余霞;张玲;张阳阳;李倩;陆长梅;吴国荣;张卫明;

液相色谱荧光法测定稻谷及秸秆中阿维菌素残留量    张娟;汤锋;唐俊;花日茂;

水稻秸秆同步糖化发酵生产燃料乙醇的研究    沈进军;赵剑锋;张顺萍;曹晓华;杨志坚;许明;

离子色谱法测定水稻秸秆木质纤维素水解物单糖    张薇;王明远;苏小军;熊兴耀;

紫外可见分光光度法研究染料的吸附性能    宋玉兰;龚正君;平倩;姜云晖;

发酵性丝孢酵母HWZ004利用水稻秸秆水解液发酵产油脂    李园园;吴虹;黄超;宗敏华;

水稻秸秆厌氧发酵产沼气工艺的响应面法优化    王永泽;邵明胜;杨立;陈雄;李冬生;王金华;

改性处理对水稻秸秆纤维结构和性能的影响    陈晓浪;胡书春;周祚万;

可循环混合溶剂分离水稻秸秆纤维素    王伟;姜曼;朱世步;周祚万;

水稻秸秆制备生态有机复合肥的工艺研究    程雪松;何秀院;唐瑜;

水稻秸秆腐熟对土壤微生物及土壤理化指标的影响    顾金刚;李世贵;龚明波;冯新光;姜瑞波;

复合菌系XDC-2分解未经化学处理的水稻秸秆    王慧;刘小平;郭鹏;高瑞芳;王小芬;崔宗均;

水稻秸秆品质与稻米品质同步遗传改良的研究    郑金贵;王逸群;许明;刘峰;蒋家焕;陈福禄;林世强;

常温干式厌氧发酵水稻秸秆产沼气试验研究    刘伟伟;马欢;王继先;朱德泉;夏萍;

NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响    覃国栋;刘荣厚;孙辰;

秸秆两相厌氧消化产酸相发酵工艺    吴振兴;陈晓晔;杨占春;朱建良;

四株不同属真菌粗酶液协同降解水稻秸秆效果的比较研究    谢占玲;何智媛;

低温菌复合系SFL在水稻秸秆发酵中的定殖及动态    杨洪岩;王小芬;高丽娟;李献梅;崔宗均;

原料预处理对生物质热裂解动力学特性的影响    姬登祥;黄承洁;于平;于凤文;艾宁;计建炳;

兴化10万亩水稻秸秆旋耕还田    记者 王庭君

日又现500余头疑似“辐射牛”流散    

毛集实验区2万亩水稻秸秆成了抢手货    李长政

水稻秸秆机械全量还田小麦高产栽培技术    江都市作栽站

前进工业青睐低碳    曹秀梅

通江县大力实施科技惠民行动    袁大坤

钢铁“割禾佬”    本报记者 彭俊

用秸秆生产食用菌意义重大    林淑霞

要抓粮食先抓水    张孟军

灌云设施蔬菜穿上“冬衣”    通讯员 梁全洋 顾加亮

水稻秸秆降解放线菌的分离鉴定及其降解机理研究    徐杰

水稻秸秆纤维素发酵转化燃料乙醇的研究    杨涛

基于木质纤维素水解液的发酵性丝孢酵母发酵产油脂的研究    黄超

植物细胞壁降解真菌及酶的研究    谢占玲

基因重组大肠杆菌发酵糖枫木片热水抽提物水解液转化合成生物乙醇的研究    刘亭君

玉米秸秆发酵生产酒精的研究    张强

转Bt基因对水稻根际及残茬降解土壤微生物生态的影响研究    吕豪豪

五加科长刺楤木和异叶梁王茶皂甙的化学研究及雷酚内酯的结构问题    庾石山

野木瓜糖甙的化学研究    王淮滨

乙酰丙酸分离纯化的理论及工艺研究    刘宝鉴

基于水稻秸秆水解液的发酵性丝孢酵母发酵产油脂的研究    李园园

脆性水稻秸秆的生物预处理及发酵    刘晨娟

秸秆高乙醇产率的水稻和微生物的种质资源及发酵条件研究    沈进军

腐秆剂对水稻秸秆快速腐熟过程的作用机理研究    杨帆

生物质与煤混合燃烧过程中硫对碱金属迁移特性的影响    开兴平

不同牲畜粪便与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的研究    李文静

可循环混合溶剂分离水稻秸秆组份的研究    王伟

水稻秸秆不同工艺条件下发酵液作为底物的产絮效能研究    王哲

水稻秸秆生物质炭基缓释肥的制备与应用研究    周旻旻

稻秸基质对无土草皮生长和抗旱特性的影响    蒙宇