微生物油脂工业化生产关键技术研究
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微生物油脂工业化生产关键技术研究

微生物油脂(Microbial oils)又称为单细胞油脂(Single cell oilsSCO),是指由霉菌、酵母菌、细菌和微藻等产油微生物在一定的培养条件下,利用碳源在菌体内合成并积累大量的油脂。利用微生物生产油脂具有很多优点:微生物原料丰富、易于培养、环境友好,生理功能突出,能连续大规模生产等,并且有着广泛的用途。这些为微生物油脂生产提供了广阔前景。

针对目前国外内微生物油脂工业化生产中存在的培养效率低下;菌体收获及油脂提取工艺落后;油脂过度精炼导致反式脂肪酸含量过高,有效抗氧化成分流失严重,产品质量不稳定;环境污染隐患较高等突出问题,江南大学的刘和、杨海麟、王兴国等教授及其研究团队对微生物的培养、油脂的制炼技术等进行了广泛的研究。CN201110192159.4公开了一种采用兼养和缺氮两阶段培养策略提高产油微藻Scenedesmusdimorphus生物量和油脂累积的方法。该发明向自养培养基中添加一定浓度的有机碳源葡萄糖,和作为自养碳源的CO2进行兼养培养。同时在富氮条件下,将微藻高密度培养到稳定期后,将藻液转接到缺氮培养基中继续培养。当葡萄糖浓度为1.2~5.4g/L,初始pH7,培养时间为14~16d时,微藻的生物量最高可达4.5g/L,是自养条件下生物量的2.57倍;缺氮条件下,微藻的总脂含量最高达到29.62%,是富氮阶段的1.6倍。CN201010576091.5公开了一种连续流柱式光生物反应器及连续规模化培养产油微藻的方法。其采用一组平行排列的透明柱式管道并联,管道两端通过分流器分别并接入两个混合槽,管外置直行冷荧光光源,光反射平板;混合槽之间通过液位差和阀门控制连接,混合槽内置气体分布器,采用机械泵推动培养液水体在柱式管道和混合槽之间流动;培养液储槽通过机械泵连续接入混合槽,采用机械泵连续采收藻体;通过光暗比、内循环速率、混合方法和培养时间的调节,实现连续规模化培养产油微藻。CN201010509643.0涉及一种自养产油微藻的高密度培养工艺,采用分割法与二步法相耦合的发酵方法,以火电厂排放的CO2废气为碳源,以过滤除杂菌或杂藻后的市政污水作为培养基,高密度培养所述自养产油微藻进行生长,在市政污水中添加海盐模拟海水,使其渗透压增大防止杂菌或杂藻的污染,实现氮、磷及CO2高去除效率,并且藻浓度、油脂及蛋白质的含量高,达到保护环境和生产生物资源的双重效果。CN201110008373.X提供了一种利用微藻处理污水并生产生物油脂的系统,其第一和第二光源装置分别设置在光生物反应器和积油罐中,CO2供气装置分别气路连接光生物反应器和积油罐,污水沉淀池管路连接积油罐并通过藻液混合罐管路连接光生物反应器,光生物反应器通过第一藻液分离装置分别管路连接藻液混合罐和积油罐,积油罐管路连接第二藻液分离装置,并提供了利用上述系统处理污水并生产生物油脂的方法,可达到废物资源的综合利用,实现节能减排的绿色生产,适用从实验室到工业化规模微藻培养。CN201410119673.9公开了一种利用混合碳源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法,该发明既吸收了葡萄糖单一碳源发酵时菌体生长速度快、总脂含量高的优点,又具有甘油单一碳源发酵时DHA含量高的特征;提高了底物利用率和DHA发酵水平,同时保证了较高的藻油品质,十分有利于促进裂殖壶菌发酵生产DHA的产业化发展。CN201110433429.6以富含脂质的微藻为原料,利用新型双子表面活性剂能够在油水界面提供超低界面张力(0.1mN/m)的特性,在临界微乳浓度(CμC)的条件下,将微藻中的脂质以一个单独的相释放出来,而不是以乳化的形式溶解在水相中,从而使后期的油水分离变得简单,提高微藻脂质的提取率。CN201310235046.7涉及一种干法提取微生物油脂的方法,包括:从含有微生物菌体的发酵液中分离出脱水菌体;对上述脱水菌体进行干燥;对干菌体进行膨化破壁或蒸炒破壁;破壁后的干菌体进行机械压榨,获得微生物油脂的毛油和饼粕。该方法全程不使用任何溶剂和酶,避免了溶剂萃取方式使用设备防爆成本高和投资大的缺点,降低生产成本。

现代生物技术的发展使产油微生物研究技术不断趋向成熟,建立一种高效、绿色节能的微生物油脂提取方法,实现微生物油脂大规模工业化生产是未来研究的方向。

 

(江南大学图书馆 张群)

 

发布日期:2014-10-22浏览次数:

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