油脂酵母利用玉米秸秆水解液生产油脂的研究

摘要

微生物油脂可以替代传统的动植物油脂，作为原料生产生物柴油。玉米秸秆木质纤维素等生物质资源产量巨大，对其合理利用可避免资源浪费，减少环境污染。油脂酵母能够将木质纤维素水解液转化为油脂，可大大地降低微生物油脂生产成本。然而，木质纤维素水解液成分复杂，含有许多不利于油脂微生物的生长和油脂生产的成分。本论文研究了玉米秸秆水解液的水解方法，又根据特定的水解液选择合适的培养方式利用油脂酵母生产油脂，最后对产油条件进行优化，分析了油脂的组成成分。
　　选择合适的玉米秸秆水解液制备方法，比较了碱-双氧水法、稀盐酸、稀硝酸和稀硫酸法对玉米秸秆的水解效果，较其它水解方法，稀硫酸法产生的水解中还原糖产量最高，在稀硫酸的浓度为2％、水解时间为1 h的条件下，还原糖含量达23.57 g/L，但抑制剂的存在和强酸性会影响油脂酵母的油脂生产。
　　针对稀酸水解液中抑制剂对油脂酵母的毒害作用，尝试采用斯达氏油脂酵母和皮状丝孢酵母混合培养的方式增强对抑制剂的抵抗能力。结果表明，利用混合培养抗毒性，虽然可以使生物量提高，但发酵结束的油脂产量较低。因此，本研究尝试的方法不适于转化秸秆稀酸水解液生产油脂，未进一步研究抗毒性生产策略。
　　针对稀酸水解液的强酸性，采用耐酸的弯曲隐球酵母转化利用稀酸水解液。结果表明，弯曲隐球酵母可在酸性环境中生长，其在产脂发酵培养基中，pH=3较pH=4和pH=5的油脂含量高。在灭菌及脱毒的稀硫酸水解液中，pH=4.4为弯曲隐球酵母的生长和产油脂最适pH值。对影响酵母生长和油脂产量的五个主要因素进行单因素实验，确定了在30℃下进行正交实验，结果表明，酵母粉浓度1.5 g/L、2倍浓度的无机盐、20%的接种量和1/4的装液量为最优的产油脂条件；优化后其油脂含量和油脂浓度均得到提高，其中油脂浓度提高了约6%。弯曲隐球酵母利用玉米秸秆水解液合成的油脂含有较多的C16、C18系脂肪酸，与一般的植物油成分相似，可以作为生物柴油的原料。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 微生物油脂研究进展

1.3 产油微生物产油脂发酵

1.4 木质纤维素的研究

1.5 利用木质纤维素水解液生产油脂现状

1.6 研究内容和意义

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料、仪器及试剂

2.2 菌种培养及水解液制备

2.3 实验主要方法

2.4 数据分析

第3章 适合油脂酵母发酵产油脂的水解液制备研究

3.1 引言

3.2 玉米秸秆的成分测定

3.3 不同方法制备玉米秸秆水解液

3.4 稀硫酸水解法优化

3.5 本章小结

第4章 混合培养对油脂酵母的生长及产油的影响

4.1 引言

4.2 油脂酵母生长曲线的测定

4.3 斯达氏油脂酵母与皮状丝孢酵母混合培养生长情况

4.4 玉米秸秆稀硫酸水解液的脱毒处理

4.5 本章小结

第5章 稀酸水解液培养弯曲隐球酵母及条件优化

5.1 引言

5.2 酸性环境下弯曲隐球酵母生长及产油脂情况

5.3 弯曲隐球酵母在水解液中的生长

5.4 酸性环境下弯曲隐球酵母的生长与产油脂

5.5 单因素实验

5.6 正交实验

5.7 正交实验结果验证

5.8 脱毒及灭菌条件下产油脂情况

5.9 油脂脂肪酸成分测定

5.10 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢