全 文 ：第 １３卷第 ２期
２０１５年 ３月
生 物 加 工 过 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ １３ Ｎｏ ２
Ｍａｒ ２０１５
ｄｏｉ：１０ ３９６９ ／ ｊ ｉｓｓｎ １６７２－３６７８ ２０１５ ０２ ００５
收稿日期：２０１４－０３－０７
基金项目：国家高技术研究发展计划 （ ８６３ 计划） （ ２０１４ＡＡ０２１７０３）；国家自然科学基金 （ ２１３７６００２、 ２１４７６１１１）；江苏省自然科学基金
（ＢＫ２０１３１４０５）； 江苏省高校优势学科建设工程
作者简介：商静生（１９８７—），男，河北保定人，硕士研究生，研究方向：生物化工；纪晓俊（联系人），副教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｉａｏｊｕｎｊｉ＠ ｎｊｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｎ
产花生四烯酸油脂高山被孢霉干法造粒提油及
菌粕的重复利用
商静生，纪晓俊，聂志奎，张瑷珲，颜佳铖，张 鑫，黄 和
（南京工业大学 生物与制药工程学院 材料化学工程国家重点实验室，江苏 南京 ２１０００９）
摘 要：对高产花生四烯酸油脂高山被孢霉干法造粒提油工艺中 ３个参数及菌粕重复利用进行研究。 设计三因素
四水平 Ｌ１６（４３）正交试验，考察造粒直径、正己烷与菌粕的比例、萃取时间对提油效率及正己烷回收率的影响。 结
果表明：当含水率 ２０％～２５％、造粒直径 １ ２ ｍｍ、正己烷的体积与颗粒的质量比 ２０ ∶ １ Ｌ ／ ｇ、萃取时间 ５ ｈ时，每克干
菌体油脂得率 ０ ５５９ ４ ｇ，正己烷的回收率达 ９０％。 与均质湿法提油相比，分别提高了 １７ ３５％和 ８３ ６７％。 用碱性
蛋白酶及复合酶（纤维素酶、果胶酶和碱性蛋白酶）处理菌粕，以 ５０％替代氮源（酵母膏）添加到培养基中，发酵周
期分别为 １０ ｄ和 ７ ｄ。 此时，生物量、油脂产量、花生四烯酸产量都达到了最大值，分别为 ３０ ３３ ｇ ／ Ｌ、１６ ２５ ｇ ／ Ｌ、
８ ５９ ｇ ／ Ｌ（碱性蛋白酶处理）；２９ ７７ ｇ ／ Ｌ、１６ ８９ ｇ ／ Ｌ、７ １２ ｇ ／ Ｌ（复合酶处理）。 其中，复合酶处理菌粕的生产强度可
达 ４ ２５３ ｇ ／ （Ｌ·ｄ）、２ ４１３ ｇ ／ （Ｌ·ｄ）和 １ ０１７ ｇ ／ （Ｌ·ｄ），与碱性蛋白酶处理相比，其生产强度分别提高了 ４０ ２２％、
４８ ４９％和 １８ ３９％。 干法造粒提油是有效的，且酶法处理菌粕的方法有应用前景。
关键词：花生四烯酸；高山被孢霉；干法造粒；菌粕；生产强度
中图分类号：ＴＳ２２４ ４；Ｑ８１５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１５）０２－００２４－０６
Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｐｉｄｓ ｆｒｏｍ ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ⁃ｒｉｃｈ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ
ｗｉｔｈ ｄｒｙ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｕｓｉｎｇ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
ＳＨＡＮＧ Ｊｉｎｇｓｈｅｎｇ，ＪＩ Ｘｉａｏｊｕｎ，ＮＩＥ Ｚｈｉｋｕｉ，ＺＨＡＮＧ Ａｉｈｕｉ，ＹＡＮ Ｊｉａｃｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ，ＨＡＮＧ Ｈｅ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ⁃Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｌｉｐｉｄｓ ｆｒｏｍ ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ⁃ｒｉｃｈ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ ｗｉｔｈ ｄｒｙ
ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｒｅｕｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ｆｕｎｇａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ， ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ⁃ｔｏ⁃ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｐｉｄ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌ１６（４３） ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｕｎｇａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗａｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ２０％ ａｎｄ ２５％，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｆｏｒｅｍｅｎｔｉｍｅｄ ｔｈｒｅｅ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂｅｉｎｇ １ ２ ｍｍ，２０ ∶ １ Ｌ ／ ｇ ａｎｄ ５ ｈ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ ｌｉｐｉｄ ａｎｄ ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｙｉｅｌｄ ｒｅａｃｈｅｄ
０ ５５９ ４ ｇ ／ ｇ ｄｒｙ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ９０％，ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １７ ３５％ ａｎｄ ８３ ６７％，ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ
ｕｓｅｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｗｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｐｒｅｔｒｅａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｌｃａｌａｓｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｚｙｍｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｐｅｃｔｉｎａｓｅ ａｎｄ ａｌｃａｌａｓｅ，ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｓｕｅｄ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ ｐａｒｔｌｙ ｆｏｒ
ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｍ． ａｌｐｉｎａ． Ｗｈｅｎ ５０％ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ， ｔｈｅ
ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ １０ ｄ ｗｉｔｈ ａｌｃａｌａｓｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ７ ｄ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｚｙｍｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ａｔ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｂｉｏｍａｓｓ， ｌｉｐｉｄ ａｎｄ ＡＲＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ３０ ３３ ｇ ／ Ｌ， １６ ２５ ｇ ／ Ｌ， ８ ５９ ｇ ／ Ｌ （ ａｌｃａｌａｓｅ
ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ），ａｎｄ ２９ ７７ ｇ ／ Ｌ，１６ ８９ ｇ ／ Ｌ ａｎｄ ７ １２ ｇ ／ Ｌ （ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ４ ２５３，２ ４１３ ａｎｄ
１ ０１７ ｇ ／ （Ｌ·ｄ）， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｒｅｔｒｅａｔｉｎｇ ｂｙ ａｌｃａｌａｓｅ， ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ
４０ ２２％，４８ ４９％ ａｎｄ １８ ３９％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｒｙ ｇｒａｎｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅ ｗｉｔｈ ｅｎｚｙｍｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ；Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ；ｄｒｙ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ；ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
花生四烯酸 （ ５， ８， １１， １４ 二十碳四烯酸，
ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ，ＡＲＡ）属于 ω ６ 系列长链多不饱
和脂肪酸（ＰＵＦＡｓ），是人体中分布最广、含量最高
和最活跃的一种必需 ＰＵＦＡｓ［１］，具有多种生物活
性。 它是婴幼儿成长过程中大脑和视神经发育不
可缺少的物质，因此成为配方奶粉中的重要成
分［２］；同时也被批准作为营养强化剂应用于特殊膳
食及调制乳粉中或作为新资源应用于食品中。 另
外，它还是前列腺素、环前列腺素和白三烯类等类
二十烷酸的直接前体［３］。 所以，ＡＲＡ在促进智力发
育、提高人体视力、降低血脂、增强免疫力和抗癌等
方面具有重要作用［４］，在生物医药、化妆品、功能性
食品和保健品等领域具有广泛应用［５－６］。
ＡＲＡ的传统来源是动物肝脏、猪肾上腺素及蛋
黄［７］，但动物组织中的 ＡＲＡ含量较低，无法满足日益
增长的市场需求［８］。 目前，ＡＲＡ的生产主要采用高山
被孢霉发酵，而国内外围绕这方面的研究则主要集中
在菌种选育［９］、发酵调控［１０］和油脂提取［１１］等方面。
传统的微生物油脂提取采取湿法提油和干法造
粒提法，其中，湿法提油法又分为均质提油或酶解提
油这两种方法，两者的主要区别是破壁的方式不同。
均质提油使用胶体磨和高压均质机破壁，酶解提油采
用一定浓度的酶解液破壁，两种提油方式在油脂提取
过程中都需要加入水分和乙醇来提高萃取剂（正己
烷）的提油效率。 此方法不仅加大了溶剂的消耗，同
时需要高搅拌功率和大体积萃取罐，加大了设备和成
本投入。 而干法造粒提油在提油前菌体需要干燥到
很低的含水量，可在体积较小的萃取罐中操作。
高山被孢霉作为一种产油微生物，在萃取得到微
生物油脂后，剩余大多数的菌渣，是微生物细胞及结
构的成分，其富含丰富的蛋白质和碳水化合物及少量
几丁质微纤维。 在全球提倡废弃物充分合理利用的
情况下，高山被孢霉菌渣如何合理高效利用是亟待解
决的问题。 合适的提油方法和菌渣再利用研究是解
决此问题的关键。 高压均质提油和酶解提油得到的
菌渣呈现流体状，残留大量有机溶剂且不易去除［１２］，
没有太大的应用价值或再应用范围存在局限性，一般
作为废弃物被填埋，这不仅是对资源的极大浪费，而
且还会引起污染———环境富营养化。 干法造粒提油
在提油阶段不需要水的参与，是有机溶剂与破壁造粒
菌体直接接触［１３］，提油后菌渣呈颗粒状，对菌渣进行
简单处理，即可将残留有机溶剂去除，可用于饲料或
酶解处理［１４］后替代高山被孢霉发酵所用的昂贵酵母
膏，不仅节约了生产成本，同时有效利用了资源。 因
此，本文笔者利用干法造粒提油法来处理高山被孢
霉，考察相关的工艺参数及菌渣的重复利用，为综合
利用高山被孢霉菌渣奠定基础。
１ 材料与方法
１ １ 材料
菌种：高山被孢霉（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ） Ｒ８０７［１５］。
在中国典型培养物保藏中心（ＣＣＴＣＣ）保藏，保藏日期
２０１２年 ４月 ２３日，保藏编号为 ＣＣＴＣＣ Ｍ ２０１２１１８。
酶制剂：碱性蛋白酶（２００ Ｕ ／ ｍｇ），江苏锐阳生
物科技有限公司；纤维素酶（ ＞７５０ Ｕ ／ ｍｇ）、果胶酶
（＞９９％），ＢＩＯＳＨＡＲＰ 公司。
试剂：葡萄糖（ＡＲ）、琼脂（ＢＲ），国药集团化学
试剂有限公司；酵母膏（工业级），安琪酵母股份有
限公司；玉米浆（工业级），靖江市陈氏工贸发展有
限公司； ＮａＮＯ３ （ ＡＲ），西陇化工股份有限公司；
ＫＨ２ＰＯ４（ＡＲ）、ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ（ＡＲ），上海凌峰化学试
剂有限公司。
１ ２ 培养基
ＰＤＡ培养基：土豆 ２００ ｇ，葡萄糖 ２０ ｇ，琼脂 ２５
ｇ，定容到 １ ０００ ｍＬ。
种子培养基（ｇ ／ Ｌ）：葡萄糖 ３０，玉米浆 １０，酵母
５２ 第 ２期 商静生等：产花生四烯酸油脂高山被孢霉干法造粒提油及菌粕的重复利用
膏 ２，ＫＨ２ＰＯ４ ２。
发酵培养基 （ ｇ ／ Ｌ）：葡萄糖 ８０，酵母膏 １０，
ＮａＮＯ３ ３，ＫＨ２ＰＯ４ ４，ＭｇＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ ０ ５。
１ ３ 培养方法
种子接种到 ＰＤＡ 培养基斜面上，２５ ℃下培养
５～７ ｄ。
液体培养基活化 菌株从斜面接入装液量为
２０％的 ２５０ ｍＬ的凹槽摇瓶中，２５ ℃下培养 ２ ｄ。 转
接入装液量为 ２０％的 ５００ ｍＬ 凹槽种子摇瓶中，２５
℃下培养 １ ｄ。
发酵培养 将活化好的种子以 １０％的接种量
接入 ５００ ｍＬ的凹槽摇瓶中进行发酵。 发酵培养基
为用酶解菌粕以 ０％～１００％的质量比替代原始培养
基中的酵母膏。
１ ４ 分析方法
葡萄糖浓度的测定 利用 ＳＢＡ ４０Ｃ 型生物传
感仪（山东省科学院生物研究所）测定葡萄糖的质
量浓度。
菌丝体干质量（生物量）的测定 量取一定体
积的发酵液（Ｖ），加入等量的蒸馏水，将混合物抽
滤，并用蒸馏水洗涤 ３次，６５ ℃下烘至恒质量（含水
量在 ４％（质量分数）以下），称质量（ｍ）。
生物量的计算见式（１）。
Ｗ ＝ ｍ ／ Ｖ （１）
式中：Ｗ为生物量（ｇ ／ Ｌ）；ｍ 为干菌体质量（ｇ）；Ｖ 为
发酵液体积（Ｌ）。
生物量的生产强度计算见式（２）。
ｑ ＝ Ｗ ／ ｔ （２）
式中：ｑ为生物量的生产强度（ｇ ／ （Ｌ·ｄ））；ｔ 为发酵
时间（ｄ）。
油脂的测定 称取 １ ｇ干菌体，加入 ５０ ｍＬ石油
醚，抽提 ３ ｈ，利用 ＳＺＦ ０６ＧＩ型粗脂肪测定仪测定。
ＡＲＡ含量测定［１６］ 称取 ０ １ ｇ 干菌体于 ２ ｍＬ
的离心管中，加入 １ ５ ｍＬ 色谱纯正己烷和 ０ ２ ｍＬ ４
ｍｏｌ ／ Ｌ的 ＫＯＨ 甲醇溶液，振荡混匀，静置 １２ ｍｉｎ。
５ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ 下离心 ５ ｍｉｎ，取 ０ ３ ｍＬ 上清液于 １ ５
ｍＬ的离心管中，加入 ０ ５ ｍＬ 去离子水摇匀，５ ０００
ｒ ／ ｍｉｎ下离心 ３ ｍｉｎ。 取上清液 ０ ０８ ｍＬ于 ２ ｍＬ的离
心管中，加入 ０ ８ ｍＬ 色谱纯正己烷和少量的无水
Ｎａ２ＳＯ４（吸水作用），取 １ μＬ进样。
ＡＲＡ质量浓度的计算见式（３）。
Ｈ ＝ ＡＹ （３）
式中：Ｈ为 ＡＲＡ的质量浓度（ｇ ／ Ｌ）； Ａ 为 ＡＲＡ 在油
脂中的含量（％）；Ｙ为油脂的质量浓度（ｇ ／ Ｌ）。
ＡＲＡ生产强度的计算见式（４）。
Ｘ ＝ Ｈ ／ ｔ （４）
式中，Ｘ为 ＡＲＡ的生产强度（ｇ ／ （Ｌ·ｄ））。
１ ５ 菌粕预处理
单一碱性蛋白酶处理：称取一定质量的菌粕，
用去离子水稀释 １０ 倍，调节 ｐＨ 为 ９ ３ ～ ９ ７ 之间，
加入质量分数 ２％的碱性蛋白酶，６０ ℃、１７０ ｒ ／ ｍｉｎ
下酶解 ３ ｈ，备用。
混合酶处理：称取一定质量的菌粕，用去离子
水稀释 １０倍，调节 ｐＨ为 ４ ３～４ ７之间。 加入质量
分数 ３％的纤维素酶和 ３％的果胶酶，５０ ℃、１７０
ｒ ／ ｍｉｎ下恒温酶解 ５ ｈ。 调节 ｐＨ为 ９ ３～９ ７，加入质
量分数为 ２％的碱性蛋白酶，６０ ℃、１７０ ｒ ／ ｍｉｎ 下酶
解 ３ ｈ，备用。
２ 结果与讨论
２ １ 干法造粒提油工艺的研究
图 １是干法造粒提油工艺。 在 ６０ ℃下发酵液
经巴斯德灭菌灭活脂肪酶，降低脂肪酸的氧化。 经
板框过滤、水洗干燥去除菌体中的水分。 粉碎机破
壁，加入极少量的水造粒，可使颗粒成型。 萃取剂
（正己烷）萃取，真空蒸馏得到毛油，剩余的菌渣中
含有丰富的蛋白质和碳水化合物，可用作饲料或处
理后添加到培养基中。
图 １ 干法造粒提油工艺流程
Ｆｉｇ １ Ｄｒｙ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
６２ 生 物 加 工 过 程 第 １３卷
干法提油过程中首先应控制粉碎菌渣的含水
量，反复实验，当含水率为 ２０％ ～ ２５％（质量分数）
时，可得到颗粒均匀、分散良好的菌粒。 其次是对
各个环节中重要参数的研究，比如造粒直径、萃取
剂添加量和萃取时间对提油效率和正己烷回收率
的影响。
２ ２ 干法造粒提油参数的研究
通过 Ｌ１６（４３）正交试验来考察造粒直径、正己烷
的添加量、萃取时间对单位干菌体油脂得率和正己
烷回收率的影响，相关因素的水平设计及试验结果
见表 １。 以单位干菌体得率为优化目标的直观分析
结果见表 ２。
表 １ Ｌ１６（４３）正交试验设计方案及试验结果
Ｔａｂｌｅ １ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｌ１６（４３） ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
实验编号
因素 结果
颗粒直径 ／ ｍｍ 正己烷的添加量 ／ ｍＬ 萃取时间 ／ ｈ 正己烷回收率 ／ ％ 油脂得率 ／ ｇ∗
１ ０ ８ ５０ １ ５１±２ ５ ０ ４９０ ２±０ ０２１
２ １ ０ ７５ ３ ７３±１ ９ ０ ５２４ ７±０ ０１８
３ １ ２ １００ ５ ９０±０ ８ ０ ５５９ ４±０ ００７
４ １ ５ １２５ ８ ７９±３ １ ０ ５５３ ７±０ ０１５
５ ０ ８ ７５ ５ ６９±２ ３ ０ ５１８ ４±０ ００８
６ １ ０ ５０ ８ ７０±１ ５ ０ ５２１ ５±０ ０２１
７ １ ２ １２５ １ ６５±０ ７ ０ ５１１ ４±０ ０１２
８ １ ５ １００ ３ ８１±１ ２ ０ ５２９ ７±０ ０１７
９ ０ ８ １００ ８ ５７±２ ６ ０ ５２１ ０±０ ０２３
１０ １ ０ １２５ ５ ７７±１ ８ ０ ５３４ ２±０ ００８
１１ １ ２ ５０ ３ ８０±１ ４ ０ ５２０ １±０ ００７
１２ １ ５ ７５ １ ６６±０ ９ ０ ５０４ ６±０ ０１４
１３ ０ ８ １２５ ３ ６４±１ ０ ０ ５１８ ７±０ ０１８
１４ １ ０ １００ １ ６３±２ ５ ０ ５０９ ６±０ ０２２
１５ １ ２ ７５ ８ ８４±１ ６ ０ ５４７ ６±０ ０１７
１６ １ ５ ５０ ５ ７９±２ ２ ０ ５２４ ６±０ ０１０
注：以 １ ｇ干菌体计算油脂得率。
表 ２ 以单位干菌体得率为优化目标的直观分析
Ｔａｂｌｅ ２ Ｒａｎｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｏｎ ｙｅｉｌｄ ｏｆ ｐｅｒ ｇｒａｍ ｄｒｙ ｂｉｏｍａｓｓ
误差源 颗粒直径 ／ｍｍ
正己烷的
添加量 ／ ｍＬ
萃取时间 ／
ｈ
ｋ１ ０ ５１２ ７ ０ ５１４ １ ０ ５０４ ０
ｋ２ ０ ５２２ ５ ０ ５２３ ８ ０ ５２３ ３
ｋ３ ０ ５３４ ６ ０ ５２９ ９ ０ ５３４ ２
ｋ４ ０ ５３４ ２ ０ ５２９ ５ ０ ５３６ ０
Ｒ ０ ０２１ ９ ０ ０１５ ８ ０ ０３２ ０
菌粒直径大小直接影响正己烷与菌体接触面
积和浸润程度。 提油过程中，无需搅拌，若菌粒直
径太小，颗粒之间的缝隙较小，无法与正己烷完全
接触，同时影响菌粒形状，成型的颗粒经长时间浸
泡后松散；菌粒太大，减弱正己烷在菌粒中的传质。
随着正己烷添加量的增加和萃取时间的延长，传质
动力提高，增加单位干菌体的油脂得率，但会降低
正己烷的回收率，增加成本。 综合表 １ 和表 ２ 数据
可知：当颗粒直径 １ ２ ｍｍ、正己烷的添加量 １００
ｍＬ、萃取时间 ５ ｈ 时，正己烷的回收率和单位干菌
体的油脂得率最大，分别为 ９０％和 ０ ５５９ ４ ｇ。 与均
质提油的 ４９％和 ０ ４７６ ７ ｇ（本实验室数据）相比，提
高了 ８３ ６７％和 １７ ３５％。
７２ 第 ２期 商静生等：产花生四烯酸油脂高山被孢霉干法造粒提油及菌粕的重复利用
２ ３ 菌粕替代发酵实验研究
２ ３ １ 不同菌粕添加比例对发酵的影响
为了得到最优的菌粕添加比例，将酶解的菌
粕以 １０％ ～１００％的比例替代发酵培养基中的酵母
膏，考察发酵结束后生物量、油脂含量和 ＡＲＡ 的
浓度。 图 ２ 是两种不同酶解方法下的发酵数据。
由图 ２ 可知：随着菌粕添加比例的增加，生物量、
油脂浓度和 ＡＲＡ浓度呈不规则变化，分析原因可
能是菌粕未被完全利用及菌粕中残渣的影响。 在
菌粕添加比例为 ５０％时，两者生物量、油脂浓度和
ＡＲＡ的浓度都达到最大值，分别为 ３０ ３３ ｇ ／ Ｌ、
１６ ２５ ｇ ／ Ｌ、 ８ ５９ ｇ ／ Ｌ 及 ２９ ７７ ｇ ／ Ｌ、 １６ ８９ ｇ ／ Ｌ、
７ １２ ｇ ／ Ｌ，发酵周期为 １０ ｄ和 ７ ｄ。 酶解菌粕中的
残渣及氮源含量影响了菌体的代谢速率，较之碱
性蛋白酶，复合酶酶解得彻底，残渣量较少，继而
发酵周期缩短。 较小添加比例，氮源不足；较大添
加比例，残渣较多，使不同的添加比例出现不同的
发酵结果。
图 ２ 两种酶解菌粕的不同添加比例对生物量、油脂浓度及 ＡＲＡ质量浓度的影响
Ｆｉｇ ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｇａｌ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｂｉｏｍａｓｓ，ｌｉｐｉｄｓ ａｎｄ ＡＲＡ
２ ３ ２ 酶解方法对发酵强度的影响
菌粕中主要成分为蛋白质类化合物及少量纤
维素等，部分物质在水中较难溶解。 作为氮源直接
添加到培养基中，会降低其利用率或无法被利用。
本实验中，笔者研究了两种酶解方法———单一碱性
蛋白酶水解和复合酶水解对生物量、油脂浓度和
ＡＲＡ浓度的影响。 图 ３ 是酶解方式对生物量生产
强度、油脂生产强度和 ＡＲＡ 生产强度的影响结果。
由图 ３可知：任何添加比例下，复合酶酶解的发酵强
度高于单一碱性蛋白酶酶解。 生物量、油脂和 ＡＲＡ
的最高生产强度可达 ４ ２５３ ｇ ／ （ Ｌ·ｄ ）、 ２ ４１３
ｇ ／ （Ｌ·ｄ）和 １ ０１７ ｇ ／ （Ｌ·ｄ）。 与碱性蛋白酶相比，分
别提高了 ４０ ２２％、４８ ４９％和 １８ ３９％。
３ 结论
通过对高山被孢霉干法造粒提油工艺和菌粕
利用的研究，发现此循环工艺是可行的。 正交试验
结果表明：造粒直径为 １ ２ ｍｍ、正己烷的体积与颗
粒的质量比为 ２０ ∶ １、萃取时间为 ５ ｈ，单位干菌体可
得油脂 ０ ５５９ ４ ｇ，正己烷的回收率可达 ９０％，分别
８２ 生 物 加 工 过 程 第 １３卷
图 ３ 酶解方法对发酵强度的影响
Ｆｉｇ ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ
ｐｒｏｄｕｃｖｉｔｉｔｙ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
提高了 １７ ３５％和 ８３ ６７％。 碱性蛋白酶及纤维素
酶、果胶酶、碱性蛋白酶复合酶前处理干菌体，以一
定的比例替代氮源（酵母膏），两种处理方式下的发
酵周期分别为 １０ ｄ和 ７ ｄ，当添加的比例为 ５０％时，
生物量、油脂含量和 ＡＲＡ 含量都达到最大值，分别
为 ３０ ３３ ｇ ／ Ｌ、１６ ２５ ｇ ／ Ｌ 和 ８ ５９ ｇ ／ Ｌ；２９ ７７ ｇ ／ Ｌ、
１６ ８９ ｇ ／ Ｌ和 ７ １２ ｇ ／ Ｌ。 而复合酶处理菌渣发酵生
产强 度 最 大， 分 别 为 ４ ２５３、 ２ ４１３ 和 １ ０１７
ｇ ／ （Ｌ·ｄ）。 本研究只对干法提油工艺参数中的 ３ 种
情况进行了优化，而干燥温度、颗粒形态及不同溶
剂这些影响条件也值得进一步研究。
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（责任编辑 荀志金）
９２ 第 ２期 商静生等：产花生四烯酸油脂高山被孢霉干法造粒提油及菌粕的重复利用