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    发布日期:2018-11-05 作者: 点击:

    浙江快乐12选5遗漏 www.nqcq.net 发酵性丝孢酵母发酵产油脂的碳源和氮源选择


    杜 凯1,孙晓璐2,孙玉梅1,陈 莉1

    (1.大连工业大学 生物与食品工程学院,辽宁 大连 116034; 2.安徽阜阳一中,安徽 阜阳 236000)


    摘要:以发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans)为实验菌株,通过液体摇瓶发酵研究了碳源和氮源种类对其生长及细胞积累油脂的影响。结果表明:发酵性丝孢酵母以葡萄糖、乳糖、蔗糖及可溶性淀粉作为碳源,以牛肉膏、蛋白胨作为氮源发酵时,菌体生物量和细胞油脂含量均在发酵72 h时达到最大值,继续延长发酵时间不利于油脂积累。以硫酸铵为氮源,木糖为碳源时,菌体最大生长和细胞油脂最大积累不同步。发酵性丝孢酵母发酵产油脂宜选择硫酸铵作为氮源,葡萄糖作为碳源。

    关键词:发酵性丝孢酵母;碳源;氮源;油脂;生长

    中图分类号:TQ642;TQ92   文献标志码:A   文章编号:1003-7969(2010)07-0035-04


    Selection of carbon source and nitrogen source for microbial lipid 

    production by fermentation with Trichosporon fermentans

    DU Kai1,SUN Xiaolu2,SUN Yumei1,CHEN Li1

    (1.College of Biology and Food Engineering,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,

    Liaoning,China; 2.Fuyang No.1 Middle School,Fuyang 236000,Anhui,China)


    Abstract:Various carbon sources and nitrogen sources were used to explore their effects on the growth and microbial lipid accumulation of strain Trichosporon fermentans by submerged fermentation in shaking flask. The results demonstrated that the growth and the lipid accumulation reached maximum at the same time of 72 h, during the fermentation when glucose, sucrose, lactose or soluble amylum was used as a carbon source, and beef extract or peptone was used as a nitrogen source. The growth and the lipid accumulation reached maximum at different time during the fermentation when xylose was used as a carbon source and ammonia sulfate was used as a nitrogen source. The eligible nitrogen and carbon source for Trichosporon fermentans to accumulate lipid was ammonia sulfate and glucose. 

    Key words:Trichosporon fermentans; carbon source; nitrogen source; lipid; growth

        我国人均石化资源贮量十分有限,而能源需求量却与日俱增。微生物油脂是石化能源替代品生物柴油的潜在油源。由微生物生产富含多种生理功能的不饱和脂肪酸油脂已引起国内外的广泛重视。因此,微生物油脂的研究将成为新世纪油脂工业的一个发展方向[1-3]。

        本研究考察不同碳源、氮源对细胞生长和发酵产油脂的影响,以期为合理利用废水及大规模发酵生产微生物油脂奠定基础。

    1 材料与方法

    1.1 菌种

        发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans):CICC1368,购自中国食品发酵工业研究院。

    1.2 主要试剂、仪器

        超级恒温水浴锅,磁力搅拌器,超声波细胞破碎机,高速组织捣碎机。所用试剂均为分析纯。

    1.3 实验方法

    1.3.1 培养基及其制备 固体斜面培养基:20 g/L葡萄糖,10 g/L酵母粉,10 g/L蛋白胨,20 g/L琼脂,pH自然,1.0×105 Pa下灭菌15 min。液体种子培养基:100 g/L葡萄糖,5.3 g/L蛋白胨,2 g/L酵母膏,2 g/L尿素,0.5 g/L MgSO4,pH自然,0.8×105 Pa灭菌20 min,尿素在0.5×105 Pa灭菌15 min。发酵培养基:100 g/L葡萄糖,1.8 g/L蛋白胨,0.5 g/L酵母膏,2 g/L KH2PO4,pH自然,10 mL/L植物油,5 mL/L吐温80,0.8×105 Pa灭菌20 min。

    1.3.2 培养方法 菌种活化:将低温保存的酵母菌种接于固体斜面培养基上,于30 ℃培养72 h,得活化菌种。液体种子培养:将活化菌种接入液体种子培养基中,于30 ℃、160 r/min摇床培养,得液体种子。发酵:将种子液接入发酵培养基中,于30 ℃、160 r/min摇床发酵72 h。

    1.3.3 发酵液还原糖测定 采用3,5-二硝基水杨酸比色定糖法测定[4]。

    1.3.4 生物量测定 采用细胞干重法[5]。在发酵过程中,定时取含菌体发酵液,于5 000 ×g离心15 min,倾出上清液,用去离子水洗沉淀的菌体3次,得湿菌体。将湿菌体于80 ℃真空干燥至恒重,得到干细胞。

    1.3.5 细胞油脂测定

    1.3.5.1 酵母细胞破碎 采用酸热法破碎细胞[6]。将5 g湿酵母细胞置于15 mL HCl(4 mol/L)溶液中,于常温浸泡60 min,再沸水加热3 min,迅速冷却。

    1.3.5.2 细胞油脂提取 采用乙醚-石油醚法[7]。用定量无水乙醇将破碎的细胞移入100 mL具塞量筒中,加入15 mL乙醚,充分振荡混合,再加入15 mL石油醚,充分振荡混合,静置分层,测醚液层体积。用移液管吸取醚液层放入烧杯,在水浴上蒸出醚得油脂,于80 ℃干燥2 h,冷却后称重。

        油脂含量=油脂质量/干菌体质量×100%

    2 结果与讨论

    2.1 碳源种类对发酵性丝孢酵母生长及产油脂的影响

        为考察不同碳源对发酵性丝孢酵母生长及产油脂的影响,以相同质量浓度(75 g/L)的葡萄糖、木糖、乳糖、蔗糖及可溶性淀粉作为碳源,进行发酵实验。在发酵过程中,定期取样检测生物量、细胞的油脂含量、发酵液残糖,结果见图1~图5。

        从图1~图5可知,发酵性丝孢酵母以可溶性淀粉、葡萄糖、乳糖和蔗糖为碳源发酵时表现出相同的规律,即菌体生长和细胞油脂积累基本同步,菌体生物量和油脂含量均在发酵72 h时达到最大值,随后糖消耗速率降低,菌体出现衰亡迹象。继续延长

    1541412240102655.png

    图1 可溶性淀粉为碳源的细胞生长和油脂含量

    1541412298807383.png

    图2 以葡萄糖为碳源的细胞生长和油脂含量

    1541412317282504.png

    图3 以木糖为碳源的细胞生长和油脂含量

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    图4 以乳糖为碳源的细胞生长和油脂含量

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    图5 以蔗糖为碳源的细胞生长和油脂含量

    发酵时间,菌体不断消耗自身油脂以维持生长代谢,不利于油脂积累。而以木糖为碳源时,在发酵 60 h时菌体生物量达到最大值,72 h时油脂含量达到最大值,说明以木糖为碳源时,菌体生长和细胞油脂积累不完全同步,细胞油脂最大积累滞后于菌体最大生长。

        表1为较佳发酵时间下,不同碳源的细胞生长和油脂含量。从表1可以看出,以葡萄糖为碳源的菌体生物量和油脂含量均最高,且残糖最低,说明由葡萄糖生物合成细胞和油脂的转化率最高;以蔗糖为碳源的菌体油脂含量最低,生物量较高,且残糖较高,说明由蔗糖生物合成油脂的转化率较低,而生物合成细胞的转化率较高;以乳糖为碳源的菌体油脂含量较高,生物量最低,且残糖较低,说明由乳糖生物合成油脂的转化率较高,而生物合成细胞的转化率较低;以可溶性淀粉为碳源的菌体油脂含量和生物量均较高,且残糖最高,说明由可溶性淀粉生物合成油脂和细胞的转化率均较高,对可溶性淀粉的利用率较低;以木糖为碳源的菌体生物量和油脂含量均较低,且残糖不高,说明由木糖生物合成细胞和油脂的转化率较低,较多地进入合成其他产物的代谢途径。以上结果说明,以葡萄糖为碳源发酵对细胞生长与油脂合成均有利。因此,发酵性丝孢酵母发酵产油脂以葡萄糖作碳源为宜。

    表1 不同碳源的细胞生长和油脂含量比较

    1541412390444974.png

    2.2 氮源种类对发酵性丝孢酵母生长及产油脂的影响

        为考察不同氮源对发酵性丝孢酵母生长及产油脂的影响,以相同质量浓度(2 g/L)的硫酸铵、牛肉膏、蛋白胨作为氮源,进行发酵实验。在发酵过程中,定期取样检测生物量、细胞的油脂含量,结果见图6~图8。

        由图6可见,发酵性丝孢酵母在以硫酸铵为氮源的发酵过程中,发酵72 h时油脂含量达最大,而发酵84 h时才达到最大生长,说明此条件下的菌体生长和细胞油脂积累不完全同步,菌体最大生长滞后于细胞油脂最大积累。由图7、图8可知,发酵性丝孢酵母采用牛肉膏和蛋白胨为氮源表现出相同的发酵规律,即菌体生长和细胞油脂积累基本同步,菌体生物量和油脂含量均在发酵72 h时达到最大值,随后生物量和油脂含量逐渐减少。从发酵产油脂角度看,对菌种进行产油脂发酵的适宜时间为72 h。

    1541412450335522.png

    图6 以硫酸铵为氮源的细胞生长和油脂含量

    1541412470108702.png

    图7 以牛肉膏为氮源的细胞生长和油脂含量

    1541412486648612.png

    图8 以蛋白胨为氮源的细胞生长和油脂含量

        表2为发酵72 h,不同氮源的细胞生长和油脂含量比较。从表2可见,以蛋白胨为氮源的菌体生物量最大,以硫酸铵为氮源的油脂含量最大,而以牛肉膏为氮源的菌体生物量和油脂含量均最低。说明以硫酸铵为氮源发酵对菌体的积累与油脂合成均有利;蛋白胨有利于菌体的积累,但不利于油脂的合成。因此,发酵性丝孢酵母发酵产油脂宜选择硫酸铵作为氮源。

    表2 不同氮源的细胞生长和油脂含量比较

    1541412529695027.png

    3 结 论

       (1)采用不同碳源和氮源进行发酵的适宜发酵时间均为72 h。

       (2)以硫酸铵为氮源、木糖为碳源时,表现出菌

    体生长和细胞油脂积累不完全同步,其中以硫酸铵为氮源时,菌体最大生长滞后于细胞油脂最大积累,以木糖为碳源时,细胞油脂最大积累滞后于菌体最大生长。

       (3)发酵性丝孢酵母发酵产油脂宜选择硫酸铵作为氮源,葡萄糖作为碳源。

    参考文献:

    [1] 薛飞燕,张栩,谭天伟.微生物油脂的研究进展及展望[J].生物加工过程,2005(1):23-27.

    [2] 赵宗保,华艳艳,刘波.中国如何突破生物柴油产业的原料瓶颈[J].中国生物工程杂志,2005,25(11):1-6.[3] 咸漠,甄明,康亦兼,等.深黄被孢霉生物转化十六醇合成油脂的研究[J].高等学?;аП?2000(7):1108-1109.

    [4] 北京大学生物系生物化学教研室.生物化学实验指导[M].北京:人民教育出版社,1984.

    [5] 李建武,余端元,袁明秀.生物化学实验原理和方法 [M].北京:北京大学出版社,1994.

    [6] 赵静,陈国强,周全,等.酸热法破碎解脂假丝酵母细胞壁提取神经酰胺条件的优化[J].黑龙江畜牧兽医,2006(5):81-82.

    [7] 王莉,孙玉梅,刘新英,等.发酵性丝孢酵母发酵产油脂的研究[J].工业微生物,2007(1):39-42.


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