全 文 ：M“2007
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生物加工过程
ClljncscJouln剞0fBiopro。cssE“g衲een”g
第5卷第2期
2007年5月
斯达氏油脂酵母利用混合糖发酵产油脂
孔祥莉l，刘 波2，赵宗保2，冯斌1
(1辽宁师范大学 生俞稃学学院，大连¨6029；
2．中科院大连1；I二学物理研究所生物技术部，大连116023)
摘要：研究了斯连氏油脂酵母￡印舢2tt∞，￡“r＆e¨2#币J用葡萄糖一枉糖混合糖为碳源生长和油脂积累特性～L—fn-
^e”2#利用70∥『葡萄糖和70磬／L本糖作为碳源在3()屯下摇瓶发酵96h，糖利用率均达90％以上，菌体生物釜分
别为14l∥L和131∥L，油脂质量分数分别为55．7％和526％。相同条件下该菌株利用混合糖(葡萄糖46∥L，
木糖24∥L)为硅源时总耱利用率、生物量和油脂质量分数分剐为751％，15Og／L和4()f)％，借助于Plackeff_
RI㈣，an设计法和单因子实验法对培养条件进行了优化，结果襄明发酵96h混合糖{o用率可达到973％，发酵
f20托詹混合糖列用车、生物量和菌侉商指质量分数分别这995％、i9．{}∥J和526％：生物量得率和油髓得率分
别达到27％和14％。
关键词：斯速氏油脂酵母；混合糖；微生物油脂；产油酵母
中图分类号：Q9331 文献标识码：^ 文章编号：1672—3678(2007)02—0036一06
MicrobialproductionofJipjdsbycoferm锄tationofG王ucose
andxylosewith￡咖D埘，cess纽币缈i2#
KONGXiang—I一，LlUB02，ZHA0Zong．ba02，FENGBjnl
(1．C一1。geofL矗刚【·nce，LlaolllngNormalUmv(，rslty，Dalia11 16029chiIm；
2 D!ⅥsJoJ】。fBiotechnol“gy．D龇11Ifls【j呲o∽hem，r胡rhysics，CAS。naJlan116023，Clli la)
Abstract：Microblalproductionof11pl如bycofemlentatlon村91ucosea d1ylosewlthol 39inousyeasILp
Pomy卵sJ￡n撕2#wasexaminedwhencultivatcdbyshaki”gnaskat30。Cwlth—ucose(70∥L)or
x)Tlose(70∥L)assolecarbonsourceror96h，over90％substratewasconsumed．ce儿ularbioⅡlass
andlipidconIentwere14．1g／Land557％for一1】coseulturc，and13．1g／Land52．6％for。?luse
culfure．whe”昏"wn。nmi)[eds“g邮coma】”j”g91ncnse(46．O∥L)龇ld1ylose(24．Og／L)under1 e口一
dcalcondltions，substratecon u”1pdon，bionlassand11p drnntentwere75．1％，15，O∥T．and40．0％，
re8pectively．0ptimizationwasca而edoulwithPlackcft—Runnandes培nandsln尊cfaclore。penmentsto
洒provemicmblal叫1pmdl】c“0nwithmixeds“gar，leadi“gmsubs”ateconsumplion。f973％a 协r96
h SugarconsumPtion，cellularbiomass，1ipjdcontent，blomassyieldandlipldvieHrcaclled99．5％，
19．Og／L，526％，27％a11d4％，respecnvely，unde’叩timizcdcondi nnsorsubstra【ecoIlce¨frallon
of70∥L(掣ucose46．O学／L＆}ld。yIose24O∥L)，mitia王pH6，0．JmcHhnconc锄缸fionIO％，cui—
nJretemnemtu(e30℃andincubatlonclme120h．
收稿日期：2006-1000
基金项目：国謇重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2004cB719703)
作者简介：孔祥莉(19so一)，士，山东曲阜人．砸士研究生，研究方向掇生物发酵工程。
联系大：避宗保，研究员，E⋯“：2h8。，}盛dI。pw．叨
万方数据
2007年5月 孔祥莉等：斯达氏油脂酵母利用混合糖发酵产油脂 ‘37
Keywords：Lipomycesstark yi；mixedsugar；microbialoil；oleaginousyeast
自然界中少数微生物在适。自条什下能将碳水化
合物、碳氢化合物和其他町代谢有机物转化为汕脂而
大量贮存，菌体油脂质量分数最高可超过细胞T重的
70％-_。已知细菌、酵母、霉菌和藻类中都有能积累
油脂的茼株，但以酵母菌和霉菌类真核微牛物居
多”j。利用微生物将碳水化合物转化为汕脂是一种
位得关注的新技术，网依愤油料植物获取油脂的传统
方法相比，该技术具有nr连续生产、周期短、不受季节
和7L候的影响、原料来源广泛、产品高值化潜力大的
优点，有广阔的工业化应用前景⋯。
木质纤维素丰要由纤维素、半纤维素和术索组
成，其中纤维素主要由葡萄糖构成，而半纤维素主要
由以木糖为—扛的五碳糖构成，它nJ是自然界最卞寓的
nr再生资源。由于木质纤维素结构复杂，刘纤维素和
半纤维素进行有效分离，分别水解得到六碳糖和五碳
糖，资源损失量大、工岂路线长、成本高。因此，当前
木质纤维素水解得到同时含有葡萄糖和木糖等单糖
的混合糖，是潜在的重要生物转化原料。以玉米秸秆
为例，其纤维素和半纤维素的质量分数分别为36，1％
和29．2％，如果充分水解得到混合糖中葡萄糖和水糖
质量比约为2：1”。然而，传统发酵技术是建立在利
用淀粉质原料的基础r，对五碳糖利用度低。因此，
筛选混合糖高效利用菌种，研究混合糖条件下微生物
定向生物合成，是未来工业生物技术最值得关注的领
域之一，是利用廉价可再牛资源获取能源产品和化学
品的重要方向“。
本文初步研究了斯达氏油脂酵母Lipomycesstar-
k“2#37v别以葡萄糖、木糖及两者的混合糖为碳源发
酵生产油脂的特性，并对利用混合糖发酵的条件进行
r初步优化。实验结果对利用混合糖以及木质纤维
素水解液发酵生产油脂具有一定的参考价值。
1实验与方法
1．1菌株与培养基
茼株：斯达氏油脂酵母Lipom)vesstark哪2#为
本实验室保藏菌株，州YEPD斜面保存，每4刷转接
1次。
液体种子培养基：葡萄糖20g／L，酵母粉lO
g／L，蛋白胨10∥L，pH未经调节。
发酵基奉培养基：(NH。)：SO。2g／L，酵母粉
0．5g／L，KH2P041g／L，Mgs04·71-12005 g／1一，pH
5．8—60。添加不同质量浓度碳源(葡萄糖、小糖
或混合精)即为发酵培养基。
Plackeu—Burman模型实验培养基：按照实验没
计表1和表2配置。
表J Plackett—Burman设计中上stark叩2#
油脂发酵的培养基因素及水平
TableI MediacornponentsandtheirlevelstestedinPlackett
BUl3]aandesignforlipidlermentationhyL starkeⅥ2#
表2 Lstarke)j2#发酵培养基组成
Plaekett—Bnrnaan设计实验结果
Table2 Piaekett—Bunnandesigqexperimentdataonmedium
UOITlpOIlg／l[$forlipidleⅢ1entatTon晦L“n出”2#
编号XL X2x3 x4xjx^x1Xa xq v／％
以上培养幕均在110气下饱和蒸汽灭菌
15min。
1．2摇瓶培养
从活化的斜而上取～环Lstarkeyi2#菌于50
mL液体种子培养基中，30℃、200r／rain摇床培养
24～36h。液体种子(含6g／L干菌沐)按体积分数
5，2
5
6
0
9
3
6
9拍蛆如剞为娟钉屿蛇鲫
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●2
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万方数据
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2007年5月 孔祥莉等：斯达氏油脂酵母利用混合糖发酵产油脂
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—rBiomass：—★_Lipidconlent；—“GIc；—pXyl
图1 摇瓶培养下混台糖油脂发酵过程菌体生物量、
油脂质量分数以及底物变化
Figl Time(_0I㈣snfbiomass．1ipido)儿tentandsubswate
consumptionduringflaskeultmelipidfen∞emation
withmixturetlfglucoseandxylose
从图1可以看出，摇瓶培养下的L．starkeyi2#在
发酵初期即开始秘累汕脂，菌体油脂质量分数迅速
提高，培养48h后汕脂质量分数达到35．6％，但牛
物量仅为9．0g／L。继续培养后，随体油脂质量分数
逐渐稳定存40．o％，但底物持续消耗．生物量持续
增长。发酵162h后，，上物量达160g／T．，油脂质量
分数388％，总残糖为2．0g／L．从对葡萄糖和木
糖的利用情况看，在发酵前期48h内主要以利用葡
萄糖为主。由此可见，培养基中较高质量浓度葡萄
糖的存在抑制r对木糖的利用，这一现象‘lPana—
giototl等报道的相似”“。当葡萄糖质量浓度降到约
160∥I。以下时，木糖消耗速度明显加快。在48～
96h之间衙体对两种单糖同时表现出较快的利用
速度。这些结果表明在某蝼适宜的比例条件r，
Lstarkeyi2#具有同时利用葡萄糖和术糖的能力，这
种特性对将来利用木质纤维素水解脱合精发酵具
有厦要意义。
23混合糖发酵条件优化
应用统计分析专用软件SAS系统对实验数据
(表2)的同归系数、标准误差、t值、P值以及置信度
进行分析，表明实验数据具有统汁、产意义(刷=
09832)。根据分析结果对9个因素的重要程度进
行排列，结果见表串如果置信度高于90％，说明该
因素刘响应值有显著影响；反之，则说明该因素对响
应值影响不大。呵见，冈素x，、瓦、夏、邑、x。和x，所
对应的置信度均在90％以下，说明杠本实验条什下
它们对简体油脂质量分数没有显著影响；其一lI混台糖
(葡萄糖，木糖)盖，、酵母粉以和硫酸、咿铁置对应实验
数据的置信度分日0为984％，92．4％和95．5％，说明
它nJ对响应值油脂含量有显著影响。如果川归系数
是负值，说明浚因素对响应值有消极影响；反之则表
明该囚素对响应值有积极影响。由于x，项和蜀项的
回归系数均为负值，所以发酵培养基宜选择较低的混
合糖和硫酸业铁质量浓度；盖，项的回归系数为正值，
表明宦选择较高的酵母粉质量浓度。
表4 Plackett—I{urlnan设计实验数据分析
Table4 Dataan小sisofPlaekctt—BurmandesigexperimentresultsbyLstarkeyi2#
由PB实验结果可以看出，混合糖、酵母粉和硫
酸亚铁是影响Lstarkeyi2#油脂质量分数的显著因
素，并且当它们的质量浓度分别在70∥L，7．5g／I．
和6．0rag／1。，发酵120h后，油脂质量分数达到了
50．2％(表2，RUN3)。废条件下生物量、生物量得
率和油脂得率分别达到161 g／T。、23％和12％。
根据以上Plackett—Burman法筛选结果，涮整发
酵培养基，以混合糖(葡萄糖46g／I．，_小糖24∥L)
砷非∞∞加丛娜¨m，
万方数据
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