论文圆红冬孢酵母的产油培养条件

圆红冬孢酵母的产油培养条件The cultivation conditions of Rhodosporidium Toruloides for oil production 学生姓名 学号所在学院 食品科技学院 班级所在专业 食品科学与工程申请学位 工学学士指导教师 职称 教授副 指 导 教 师 职称答辩时间目 录摘 要 -ABSTRACT-1. 前言 -11.1微生物油脂及其特点 -11.2微生物油脂的研究进展 -11.3 圆红冬孢酵母研究进展 -21.4本论文的研究目的、意义和研究内容 -31.4.1研究目的及意义 -31.4.2研究内容 -32 材料与方法 -32.1材料 -32.1 试验菌种 -32.1.2 主要试剂 -32.1.3主要仪器 -32.1.4主要溶液及培养基的配置 -42.2圆红冬孢酵母培养方法 -42.2.1 斜面培养 -42.2.2 种子液培养液培养 -42.2.3 产油培养 -42.3分析方法 -42.3.1圆红冬孢酵母生长曲线的测定 -42.3.2菌体生物量的测定 -52.3.3.1苏丹黑 B染色法 -52.3.3.2索氏提取法 -53. 结果与讨论 -53.1菌体形态特征观察 -53.2圆红冬孢酵母的生长曲线测定 -73.3苏丹黑染色法评价酵母产油量 -83.4 培养基配方中碳氮比优化 -94.结论 -9鸣谢 -10参考文献 -115摘 要本文以产油微生物圆红冬孢酵母为研究对象，研究营养限制条件下菌体生长和油脂积累特征。通过对圆红冬孢酵母生长的观察，比较油脂提取量的多少，找出圆红冬孢酵母产油培养条件。论文实验以葡糖糖为碳源，以酵母粉为氮源，研究在碳源充足情况下，氮源用量对酵母产油能力的影响。结果表明，以培养 10-24 h 的酵母细胞作为菌种，在培养基葡糖糖含量为 8%，酵母粉的用量为 0.04%的营养条件下，圆红冬孢酵母的油脂产量最高。关键词：圆红冬孢酵母；油脂；产油培养6AbstractA oleaginous yeast, Rhodosporidium toruloides, was studied on its pattern of cell growth and oil accumulation in this paper. The optimun cultivation conditions for oil accumulation were researched through the observation on the cell growth and lipid content in cells. Glucose was used as the carbon source and yeast extract powder was use as nitrogen source in the experiments. The results showed that when the yeast was inoculated at the cell cultivation time of 10-24 h, the amount of glucose and yeast extract powder in the medium were 8% and 0.04%respectively, R.toruloides produced the most amount of oil. Key words: Rhodosporidium toruloides; Oil; Oil producing culture7圆红冬孢酵母的产油培养条件食品科学与工程1. 前言1.1 微生物油脂及其特点微生物很多都具有转化油脂能力，只要在适当的条件下拥有足够的含碳化合物、碳源就能体现出这种能力。其实产油微生物很广泛，水、陆、空都有分布，种类也相当丰富，产油微生物的大群体中主要有细菌、霉菌、酵母及藻类。不过,占比较大的是真核微生物霉菌和酵母。 1,2产油微生物储存在菌体细胞内的油脂主要是脂肪酸甘油酯。微生物油脂也叫做单细胞油脂。微生物油脂成分一般与植物油脂的组成成分相似，是指多不饱和脂肪酸为主的油脂。产油微生物能够简单地进行改造，所以发展前景非常可观。因为多数菌种的油脂组成与植物油脂组成相类似，所以有很多原料油脂用于生物柴油的生产 3。到现在为止，世界各个国家包括美国、德国、日本等面世了商品化的细菌油脂，还有某些微生物油脂在一些地区已允许在婴幼儿食品中添加 4。可使微生物定向合成有特殊脂肪酸组成成分或者某些功能性油脂的油脂，现在有基因工程、现代生物技术手段如细胞诱变、原生质体融合等这些方法 5，同时药物、营养保健品等生产领域也有运用。现在，通过微生物油脂获取多不饱和脂肪酸已经成为很重要的一种获取方式， 6并有很多研究人员致力于其中。用于规模化生产的产油微生物菌种应具备一定的条件 7：(1)具备或者改良后具备合成油脂的能力；(2) 能利用多种原料进行发酵，培养装置简单； (3)所产微生物油脂具有食用安全性；(4)菌种生长速度快，抗污染能力强；(5)微生物油脂的提取和处理过程简便。实验室定性分析微生物油脂的方法主要是苏丹黑染色法，就是先通过苏丹黑染色测吸光度绘制标准曲线，而本实验时采用苏丹黑镜检法来判别油脂含量，然后再经索氏提取差减法求得油脂得率，使用 GC-MS 分析油脂脂肪酸的各个组分成分 8。1.2 微生物油脂的研究进展微生物油脂的研究开始萌芽的时期是在一战期间。最先是德国研究人员为了缓解食用油脂匿乏的状况而试着利用藻类、霉菌来生产油脂，但是停止了一段时间，因为后来战争爆发了。在二战的前夕，德国实验人员又发现了斯达氏油脂酵母、曲霉属及毛霉属，这些菌种油脂含量较高 9。可是由于过高的生产成本、也没有竞争力而使得研究人员的关注点8集中于获取功能性油脂。1986 年，日本的科研人员和英国的科研人员首先了以将微生物油脂进行商9业化生产，即微生物商品产品，其中包括保健类食品、化妆品、功能性的饮料是主打商品。在 1990 年，实验研究人员不断地从真菌、酵母、霉菌和藻类中找了出许多可以产特种脂肪酸的菌株，研究特种油脂的热情开始澎湃，这些就为之后的微生物油脂的工业化生产打下了重要基石。微生物油脂的研究我国在始于 20 世纪中期，主要是酵母菌、霉菌发酵生产，但是真正的研究报道在 90 年代才比较大量地出现，这证明我国这段时间的研究进展是比较慢的。而在此期间的我国主要放在功能性油脂的开发生产。20 世纪 80 年代，上海的一所微生物研究所已经能够较好地提取含亚麻酸的油脂，含量达到 8%10。20 世纪 90 年代南开大学生物系发现深黄被孢霉，经紫外诱变处理后在 10L 发酵罐中发酵生产亚麻酸，达到了 9.44%的亚麻酸含量，并且油脂得率高达 29.3%11,同样是 90 年代，富含棕榈油酸的酵母菌被罗玉萍等人分离出来，这个菌种的棕榈油酸高达总脂含量的 50.4%。然后就有后续的李永红、赵宗保等通过对培养基组分和优化培养条件，有 76.1%的油脂提取率，这是一个特别大的进步，现在国内的油脂微生物研究也开始飞快进行，我国研究人员对微生物油脂的研究也是一个非常热烈的阶段。微生物油脂发展前景十分可观，它属于一种新型油脂资源 12，现今可以看见的就有很多研究人员、研发公司致力于功能性油脂的开发，营养保健、食品和医药领域是这些菌种的主要阵地；还有在环境保护方面也有十分巨大的影响，通过优化发酵工艺，利用各个行业的一些废弃物作为培养原料，利用诱变、定向进化、细胞融合等现代生物技术手段对现有的菌种进行改良，在净化垃圾、保护环境的同时又增值产出，提升经济效益 13;发酵生产微生物油脂还可以利用木质纤维素为碳源，经一系列的转化生产生物柴油等等。1.3 圆红冬孢酵母研究进展现在，我们对圆红冬抱酵母的培养发酵产脂特性己经有了一些初步的了解，很多国内外研究人员也致力于该酵母的研究。有采用单因子实验对筛选的一些产油量较高的圆红东孢酵母植株进行培育 14；圆红冬孢酵母的油脂组成成分主要是长链脂肪酸，在保健方面很引人注目，亚麻酸（ALA）在一定条件下能在人体转换成剧透调节机理功能的其他多不饱和脂肪酸。现在已经有研究表明，一些这类的菌株已经能使油脂的积累达到自身干重的 55%，主要运用的是二阶段培养法；彭枫 15用甘蔗渣水解液发酵生产微生物油脂（甘蔗渣水经活性炭脱毒）可