纤维素水解液培养粘红酵母产微生物油脂

摘要

当今社会，寻找新型可再生的、可持续的、高效经济的生物质能源受到了国际社会的广泛关注。纤维素原料具有来源丰富、分布广泛、廉价以及可再生等特点，其水解液含有丰富的可发酵五碳和六碳糖，因此探究利用纤维素水解液培养粘红酵母(Rhodotorula glutinis)产油脂具有重要的指导意义。
　　本文首先探究了粘红酵母的基本生长特性，重点对比研究了利用不同比例五碳、六碳糖产油脂的情况。结果表明，粘红酵母总是优先利用葡萄糖，其次木糖，最后阿拉伯糖，且葡萄糖（六碳糖）的存在对木糖和阿拉伯糖（五碳糖）的利用有抑制作用，抑制程度与葡萄糖含量呈正相关。
　　然后，本文利用纤维素水解液对粘红酵母进行培养。研究表明，粘红酵母可利用纤维素水解液产油脂，但水解液中的抑制物也严重影响了酵母细胞的生命活动。为保障粘红酵母充分利用水解液，需要补充额外的营养元素。纤维素原料的粒径大小对纤维素预处理效果影响较小，但＜1mm的粒径的酶解效果优于＞1mm的粒径。
　　进一步研究发现，纤维素水解液常见抑制物乙酸和糠醛对粘红酵母利用五碳、六碳糖均有抑制作用，对葡萄糖利用的抑制效果更显著，但在以葡萄糖为单一碳源的培养基中生物量和油脂的积累情况依然是最好的。在0-1.5 g/L的浓度范围内，糠醛对粘红酵母的抑制程度与糠醛浓度呈正相关，但抑制程度差别并不大，其抑制作用常表现为细胞生长延滞期延长、对数生长期缩短、生物量积累下降、油脂产量减少、色素合成减少以及糖利用率下降等。糠醛存在时，粘红酵母倾向于生成更多的18碳长链脂肪酸或18碳长链不饱和脂肪酸以抵御逆境。
　　最后，本文从发酵水平和代谢水平两方面重点探究了糠醛对粘红酵母的抑制机理。结果表明，糠醛对粘红酵母的抑制作用体现在生成了毒性更大的糠醇和糠酸，其相对毒性大小为:糠酸＞＞糠醇＞糠醛。糠醛对粘红酵母糖代谢的抑制作用是可恢复的，对油脂代谢和色素代谢的影响可能更复杂，这可能与粘红酵母对糠醛的转化密切相关。糠醛还原为糠醇，以及糠醇氧化为糠酸所需的转化力均来自于粘红酵母。从代谢水平上来看，粘红酵母细胞在延滞期的代谢水平受到明显抑制，对数生长期代谢水平恢复甚至略有上升，但稳定期后酵母可能逐渐裂解死亡，检测不到代谢物的存在。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 生物质能源

1．3 产油微生物

1．3．1 产油微生物

1．3．2 产油酵母国内外研究历史与进展

1．3．3 产油酵母油脂代谢

1．3．4 粘红酵母

1．4 木质纤维素

1．4．1 木质纤维素

1．4．2 木质纤维素水解液在发酵工程中的研究

1．4．3 木质纤维素水解液抑制物

1．5 本课题的研究内容与意义

第二章 实验方法与材料

2．1 实验材料与设备

2．1．1 菌种与保藏

2．1．2 主要仪器

2．1．3 培养基

2．1．4 试剂

2．2 实验方法

2．2．1 培养条件

2．2．2 分析方法

第三章 纤维素水解液培养粘红酵母

3．1 粘红酵母的基本生长特性

3．1．1 粘红酵母利用不同单一碳源的生长情况

3．1．2 粘红酵母利用两种混合碳源(葡萄糖与木糖)的生长情况

3．1．3 粘红酵母在三种混合碳源培养基中的生长情况

3．1．4 小结

3．2 纤维素水解液培养粘红酵母

3．2．1 纤维素水解液

3．2．2 不同预处理原液培养粘红酵母

3．2．3 稀酸水解液补料后培养粘红酵母

3．2．4 酶解液培养粘红酵母

3．2．5 同步糖化发酵法培养粘红酵母

3．2．6 小结

第四章 乙酸和糠醛对粘红酵母生长的影响

4．1 乙酸对粘红酵母生长的影响

4．1．1 乙酸对粘红酵母不同单一碳源下生物量积累的影响

4．1．2 乙酸对粘红酵母不同单一碳源下油脂积累的影响

4．2 糠醛浓度对粘红酵母生长与油脂积累的影响

4．3 糠醛对粘红酵母不同单一碳源利用的影响

4．4 不同碳源下糠醛对粘红酵母油脂主要组成的影响

4．5 糠醛的转化

4．6 小结

第五章 糠醛对粘红酵母生长抑制机理的探究

5．1 糠醛及其转化产物对粘红酵母生长的影响

5．1．1 中间物转化

5．1．2 葡萄糖利用、生物量与油脂积累

5．1．3 色素积累

5．1．4 糠酸浓度对粘红酵母生长的影响

5．1．5 转化力的探究

5．1．6 小结

5．2 糠醛对粘红酵母代谢的影响

5．2．1 实验仪器及试剂

5．2．2 实验方法

5．2．3 糖代谢及其它

5．2．4 氨基酸代谢

5．2．5 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 问题与展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介

导师简介