基于水稻秸稈水解液的發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究

【摘要】：微生物油脂是產(chǎn)油微生物在一定條件于體內(nèi)合成積累的油脂,其脂肪酸組成與一般植物油脂相似,且生產(chǎn)周期短,不受場地和季節(jié)限制,是生物柴油的良好原料。目前微生物油脂生產(chǎn)所需的合成培養(yǎng)基成本較高,限制了油脂的大規(guī)模生產(chǎn)。發(fā)酵性絲孢酵母(Trichosporon fermentans)可利用木糖產(chǎn)油脂,其能以木質(zhì)纖維素水解液為原料產(chǎn)油脂,故可望降低油脂生產(chǎn)成本,為生物柴油提供廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)的原料。 為高效利用水稻秸稈中的纖維素和半纖維素產(chǎn)油脂,采用稀酸預(yù)處理和酶水解兩步法對水稻秸稈進(jìn)行水解,隨之以水解液為碳源,培養(yǎng)T. fermentans產(chǎn)微生物油脂。研究結(jié)果表明,經(jīng)簡單overliming脫毒后,水稻秸稈水解液中乙酸、糠醛和5-羥甲基糠醛的濃度僅分別為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,該水解液即可滿足T. fermentans發(fā)酵產(chǎn)油脂的要求。發(fā)酵最適接種量、初始pH和溫度分別是5.0%、7.0和25°C。T. fermentans在優(yōu)化條件下培養(yǎng)7天的生物量、油脂含量和油脂產(chǎn)量分別是26.4 g/L,52.2%和13.8 g/L;油脂得率系數(shù)為17.0,大大高于其在脫毒水稻秸稈半纖維素水解液中的對應(yīng)值(11.9)。所產(chǎn)油脂的脂肪酸組成與植物油相似,不飽和脂肪酸含量達(dá)70%以上,宜作為生物柴油的生產(chǎn)原料。 在搖瓶培養(yǎng)基礎(chǔ)上,對比研究了發(fā)酵性絲孢酵母在5 L發(fā)酵罐中利用水稻秸稈水解液及模擬培養(yǎng)基的發(fā)酵產(chǎn)油脂情況。以水稻秸稈水解液為培養(yǎng)基,發(fā)酵性絲孢酵母的最適發(fā)酵天數(shù)、最大生物量和油脂含量分別為10.5 d、28.6 g/L和43.9%;而在模擬培養(yǎng)基中的對應(yīng)值分別為8.5 d、27.0 g/L和65.0%?；趌ogistic、Lueeking-Piret和Luedeking-Piret-like方程的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究表明,酵母在水稻秸稈水解液中最大比生長速率和油脂合成與菌體生長的相關(guān)系數(shù)分別為0.40和0.51,低于酵母在模擬培養(yǎng)基中的對應(yīng)值(0.58和0.71)。 為了更好地理解發(fā)酵性絲孢酵母在水稻秸稈水解液中生長較慢、油脂合成較少的原因,進(jìn)一步研究了其在水稻秸稈水解液中發(fā)酵時(shí)菌體細(xì)胞形態(tài)和油脂合成關(guān)鍵酶、木糖還原酶活性的變化。結(jié)果表明,在水稻秸稈水解液中,由于少量抑制劑的存在,發(fā)酵性絲孢酵母細(xì)胞形態(tài)以長絲或短桿狀為主,易受剪切力破壞,對菌體生長不利;此外,發(fā)酵性絲孢酵母油脂合成途徑中的兩個(gè)關(guān)鍵酶(蘋果酸酶及檸檬酸裂解酶)和木糖還原酶的活性遠(yuǎn)低于在其模擬培養(yǎng)基中的對應(yīng)值。 本研究對于實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的高值化利用及降低微生物油脂的生產(chǎn)成本具有重要意義,有助于解決限制生物柴油大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的油脂原料瓶頸問題。 【關(guān)鍵詞】：發(fā)酵性絲孢酵母 木質(zhì)纖維素 水稻秸稈 微生物油脂
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TQ644
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 微生物油脂的研究與應(yīng)用12-19
• 1.1.1 微生物油脂的優(yōu)點(diǎn)12-13
• 1.1.2 產(chǎn)油脂微生物的種類13-14
• 1.1.3 微生物油脂合成途徑及其調(diào)控14-18
• 1.1.4 微生物油脂的研究進(jìn)展18-19
• 1.2 木質(zhì)纖維素原料的研究和應(yīng)用19-24
• 1.2.1 木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)與組成19-20
• 1.2.2 木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法20-22
• 1.2.3 木質(zhì)纖維素原料的酶解22
• 1.2.4 木質(zhì)纖維素的工業(yè)化應(yīng)用22-24
• 1.3 本研究的主要內(nèi)容和意義24-27
• 1.3.1 本研究的主要內(nèi)容24-25
• 1.3.2 本研究的意義25-27
• 第二章 材料和方法27-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.1.1 菌種27
• 2.1.2 培養(yǎng)基27
• 2.1.3 主要試劑及原料27
• 2.1.4 主要儀器設(shè)備27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法28-33
• 2.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)方法28-29
• 2.2.2 木質(zhì)纖維素成分測定方法29
• 2.2.3 水稻秸稈水解液制備方法29
• 2.2.4 生物量測定方法29
• 2.2.5 油脂提取和測定方法29-30
• 2.2.6 糖和抑制劑成分分析30
• 2.2.7 油脂脂肪酸組成分析方法30
• 2.2.8 相關(guān)酶活性測定方法30-31
• 2.2.9 蛋白質(zhì)含量測定方法31-33
• 第三章 搖瓶中發(fā)酵性絲孢酵母利用水稻秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究33-48
• 3.1 水稻秸稈的組成及其水解液組成33-34
• 3.1.1 水稻秸稈的組成33
• 3.1.2 水稻秸稈水解液組成33-34
• 3.2 發(fā)酵性絲孢酵母利用水稻秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)油脂34-36
• 3.3 培養(yǎng)基組成對發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的影響36-43
• 3.3.1 蛋白胨濃度對發(fā)酵性絲孢酵母產(chǎn)油脂的影響37-38
• 3.3.2 無機(jī)鹽濃度對發(fā)酵性絲孢酵母產(chǎn)油脂的影響38-43
• 3.4 培養(yǎng)條件對發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的影響43-47
• 3.4.1 接種量對發(fā)酵性絲孢酵母產(chǎn)油脂的影響43-44
• 3.4.2 溫度對發(fā)酵性絲孢酵母產(chǎn)油脂的影響44-45
• 3.4.3 培養(yǎng)基初始pH對發(fā)酵性絲孢酵母產(chǎn)油脂的影響45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 發(fā)酵罐中發(fā)酵性絲孢酵母的油脂發(fā)酵及其動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建48-61
• 4.1 發(fā)酵罐中發(fā)酵性絲孢酵母分批發(fā)酵的研究48-53
• 4.1.1 發(fā)酵罐中發(fā)酵性絲孢酵母利用模擬培養(yǎng)基分批發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究48-51
• 4.1.2 發(fā)酵罐中發(fā)酵性絲孢酵母利用水稻秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究51-53
• 4.2 發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型53-59
• 4.2.1 發(fā)酵性絲孢酵母的菌體生長動(dòng)力學(xué)模型54-56
• 4.2.2 發(fā)酵性絲孢酵母的油脂合成動(dòng)力學(xué)模型56-58
• 4.2.3 發(fā)酵性絲孢酵母的糖代謝動(dòng)力學(xué)模型58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第五章 發(fā)酵性絲孢酵母的細(xì)胞形態(tài)和關(guān)鍵酶性質(zhì)的研究61-69
• 5.1 發(fā)酵性絲孢酵母的細(xì)胞形態(tài)變化研究61-64
• 5.1.1 發(fā)酵性絲孢酵母在模擬培養(yǎng)基中的細(xì)胞形態(tài)變化61-62
• 5.1.2 發(fā)酵性絲孢酵母在水稻秸稈水解液中的細(xì)胞形態(tài)變化62-64
• 5.2 發(fā)酵性絲孢酵母的油脂合成關(guān)鍵酶和木糖還原酶活性變化研究64-68
• 5.2.1 發(fā)酵性絲孢酵母的油脂合成關(guān)鍵酶活性變化研究64-66
• 5.2.2 發(fā)酵性絲孢酵母的木糖還原酶活性變化研究66-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-72
• 結(jié)論69-70
• 創(chuàng)新70-71
• 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄一 色譜圖76-78
• 附錄二 符號(hào)表78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-80
• 致謝80-81
• 附件81

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水稻秸稈的纖維素酶水解研究    彭維;向志明;

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液相色譜熒光法測定稻谷及秸稈中阿維菌素殘留量    張娟;湯鋒;唐俊;花日茂;

水稻秸稈同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的研究    沈進(jìn)軍;趙劍鋒;張順萍;曹曉華;楊志堅(jiān);許明;

離子色譜法測定水稻秸稈木質(zhì)纖維素水解物單糖    張薇;王明遠(yuǎn);蘇小軍;熊興耀;

紫外可見分光光度法研究染料的吸附性能    宋玉蘭;龔正君;平倩;姜云暉;

發(fā)酵性絲孢酵母HWZ004利用水稻秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)油脂    李園園;吳虹;黃超;宗敏華;

水稻秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化    王永澤;邵明勝;楊立;陳雄;李冬生;王金華;

改性處理對水稻秸稈纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響    陳曉浪;胡書春;周祚萬;

可循環(huán)混合溶劑分離水稻秸稈纖維素    王偉;姜曼;朱世步;周祚萬;

水稻秸稈制備生態(tài)有機(jī)復(fù)合肥的工藝研究    程雪松;何秀院;唐瑜;

水稻秸稈腐熟對土壤微生物及土壤理化指標(biāo)的影響    顧金剛;李世貴;龔明波;馮新光;姜瑞波;

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水稻秸稈品質(zhì)與稻米品質(zhì)同步遺傳改良的研究    鄭金貴;王逸群;許明;劉峰;蔣家煥;陳福祿;林世強(qiáng);

常溫干式厭氧發(fā)酵水稻秸稈產(chǎn)沼氣試驗(yàn)研究    劉偉偉;馬歡;王繼先;朱德泉;夏萍;

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秸稈兩相厭氧消化產(chǎn)酸相發(fā)酵工藝    吳振興;陳曉曄;楊占春;朱建良;

四株不同屬真菌粗酶液協(xié)同降解水稻秸稈效果的比較研究    謝占玲;何智媛;

低溫菌復(fù)合系SFL在水稻秸稈發(fā)酵中的定殖及動(dòng)態(tài)    楊洪巖;王小芬;高麗娟;李獻(xiàn)梅;崔宗均;

原料預(yù)處理對生物質(zhì)熱裂解動(dòng)力學(xué)特性的影響    姬登祥;黃承潔;于平;于鳳文;艾寧;計(jì)建炳;

興化10萬畝水稻秸稈旋耕還田    記者 王庭君

日又現(xiàn)500余頭疑似“輻射?！绷魃?nbsp;   

毛集實(shí)驗(yàn)區(qū)2萬畝水稻秸稈成了搶手貨    李長政

水稻秸稈機(jī)械全量還田小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)    江都市作栽站

前進(jìn)工業(yè)青睞低碳    曹秀梅

通江縣大力實(shí)施科技惠民行動(dòng)    袁大坤

鋼鐵“割禾佬”    本報(bào)記者 彭俊

用秸稈生產(chǎn)食用菌意義重大    林淑霞

要抓糧食先抓水    張孟軍

灌云設(shè)施蔬菜穿上“冬衣”    通訊員 梁全洋 顧加亮

水稻秸稈降解放線菌的分離鑒定及其降解機(jī)理研究    徐杰

水稻秸稈纖維素發(fā)酵轉(zhuǎn)化燃料乙醇的研究    楊濤

基于木質(zhì)纖維素水解液的發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究    黃超

植物細(xì)胞壁降解真菌及酶的研究    謝占玲

基因重組大腸桿菌發(fā)酵糖楓木片熱水抽提物水解液轉(zhuǎn)化合成生物乙醇的研究    劉亭君

玉米秸稈發(fā)酵生產(chǎn)酒精的研究    張強(qiáng)

轉(zhuǎn)Bt基因?qū)λ靖H及殘茬降解土壤微生物生態(tài)的影響研究    呂豪豪

五加科長刺楤木和異葉梁王茶皂甙的化學(xué)研究及雷酚內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)問題    庾石山

野木瓜糖甙的化學(xué)研究    王淮濱

乙酰丙酸分離純化的理論及工藝研究    劉寶鑒

基于水稻秸稈水解液的發(fā)酵性絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的研究    李園園

脆性水稻秸稈的生物預(yù)處理及發(fā)酵    劉晨娟

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生物質(zhì)與煤混合燃燒過程中硫?qū)A金屬遷移特性的影響    開興平

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