生物柴油是新能源領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。與普通柴油相比,生物柴油具有芳烴含量低、十六烷值高、高閃點(diǎn)、低溫啟動(dòng)性較好等優(yōu)點(diǎn),是一種理想的柴油替代品。但以動(dòng)、植物油脂為原料進(jìn)行生物柴油規?;a(chǎn)還存在諸多問(wèn)題。目前世界各國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,對原料需求旺盛,打破了原有的供需平衡,因此要進(jìn)一步促進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展,關(guān)鍵是能夠找到廉價(jià)且量大的油脂原料。
微生物油脂(Microbialoil),是產(chǎn)油微生物在一定條件下合成并儲存在體內的油脂,產(chǎn)油微生物包括酵母、絲狀真菌、細菌、微藻等。其中產(chǎn)油酵母種類(lèi)多,其所產(chǎn)脂肪酸組成適合作為生物柴油的原料,引起各國學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。本研究旨在同一條件下對比3株產(chǎn)油酵母的產(chǎn)油能力和所產(chǎn)油脂的脂肪酸組成,為其進(jìn)一步的工業(yè)化開(kāi)發(fā)應用提供有價(jià)值的參考。
禾本紅酵母(Rhodotorulagraminis),皮狀絲孢酵母(Trichosporoncutaneum),圓紅冬孢酵母(Rhodosporidiumtoruloides),購于中國普通微生物菌種保藏中心。
浸粉10,瓊脂粉18,pH6.0;種子培養基為液體YEPD培養基;限氮培養基(g/L):葡萄糖70,酵母浸粉0.75,(NH4)2SO40.1,KH2PO40.4,MgSO4·7H2O1.5。以上培養基均在115℃下滅菌15min。
將斜面保藏的3株產(chǎn)油酵母分別接種于YEPD種子培養基中,28℃,200r/min培養24h,以1%(v/v)的接種量接種于YEPD液體培養基中(藥瓶裝液量為1/5),相同條件下培養28h,得到3株產(chǎn)油酵母的種子液。將3株產(chǎn)油酵母種子液分別以10%(v/v)的接種量接種于限氮培養基中,于28℃,200r/min搖瓶培養至還原糖濃度不降低時(shí)結束發(fā)酵,每隔24h取樣測定其還原糖濃度、生物量和油脂含量,每組試驗設置兩個(gè)平行樣。
葡萄糖濃度測定采用DNS法,生物量測定采用干重法,油脂提取和測定采用酸熱法抽提干菌體內的油脂。參照文獻方法制備微生物油脂的脂肪酸甲酯,采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GCMS)分析其組成。
3株油脂酵母的產(chǎn)油對比見(jiàn)圖1。
由圖1可知,禾本紅酵母和皮狀絲孢酵母對葡萄糖的利用規律相似,圓紅冬孢酵母葡萄糖利用速率最大,120h后糖濃度降為0左右。圓紅冬孢酵母的生物量96h時(shí)可達19.44g/L。禾本紅酵母到發(fā)酵144h后油脂產(chǎn)量達5.0g/L以上。皮狀絲孢酵母油脂產(chǎn)量達7.0g/L左右,圓紅冬孢酵母在96h時(shí)油脂產(chǎn)量為12.5g/L。由此可見(jiàn)油脂積累能力,圓紅冬孢酵母>皮狀絲孢酵母>禾本紅酵母。由表1可看出,圓紅冬孢酵母的油脂得率顯著(zhù)高于其他兩株產(chǎn)油酵母,這說(shuō)明圓紅冬孢酵母能將培養基中的葡萄糖高效地轉化為油脂。
明確油脂的脂肪酸組成是決定其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應用的關(guān)鍵。3種油脂酵母脂肪酸組成如表2所示。禾本紅酵母脂肪酸種類(lèi)最少,圓紅冬孢酵母次之,圓紅冬孢酵母脂肪酸種類(lèi)最多。圓紅冬孢酵母占比最大的為油酸、棕櫚酸和硬脂酸;皮狀絲孢酵母所產(chǎn)油脂中的油酸、棕櫚酸和亞油酸含量最高;禾本紅酵母脂肪酸組成中也是油酸、棕櫚酸和亞油酸含量最高,但比例上存在明顯差異,與文獻報告結果相似。由此可見(jiàn),3株油脂酵母所產(chǎn)油脂主要組成與一般的植物油油脂組成相似。
在葡萄糖限N培養基中,圓紅冬孢酵母的油脂得率顯著(zhù)高于其他兩株產(chǎn)油酵母。3株油脂酵母脂肪酸主要為油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸,比例有顯著(zhù)差別,與一般的植物油組成相似,可作為生物柴油的原料。
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