不同碳源培养条件下假丝酵母菌产槐糖脂的结构及性能

采用不同碳源,如油酸、菜籽油、棉籽油和煎炸废油作为假丝酵母菌(Candida.bombicola)ATCC 22214发酵生产槐糖脂的脂溶性碳源,考察了在不同碳源条件下该菌株合成槐糖脂的能力、所产槐糖脂的结构及表面活性特点.结果表明,以油酸、菜籽油及棉籽油为脂溶性碳源时,该菌株有着较高的槐糖脂产量,分别为101、73、51 g·L-1;通过高效液相色谱-高分辨质谱(HPLC-MS/MS)对以不同脂溶性碳源为发酵底物产生的槐糖脂进行分析,发现所产槐糖脂均由乙酰基取代的内酯型和酸型槐糖脂同系物构成且以内酯型槐糖脂结构为主.槐糖内酯中脂肪酸基的结构有所差异,但主要以脂肪链不饱和度为1的十八烯酸(C18∶1)结构为主.所产槐糖脂具有较低的表面张力和临界胶束浓度(CMC),其中最低表面张力结果一致约36.0—37.0 m N·m-1,而CMC有所差异.同时,该槐糖脂具有良好的稳定性,其水溶液的最低表面张力在100℃下保持2 h基本不变,在0—20%的Na Cl盐溶液及p H值为2—10范围内均保持良好的表面活性.

烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程供氧控制优化

以正十六烷为疏水底物考察了不同供氧水平对槐糖脂合成代谢的影响。通过对发酵过程中的代谢通量分布和关键酶活性的整合分析,发现供氧水平显著影响细胞脂肪酸和羟基脂肪酸的合成,同时显著影响葡萄糖和烷烃的利用程度。在线生理参数呼吸商(RQ)能够很好地表征胞内代谢通量的变化,后续有望成为过程调控的关键参数并可以进一步应用于过程优化。最后,在槐糖脂合成期提供合适的供氧水平,不但能够有效提升相对昂贵底物烷烃的利用率,而且能够显著降低功率输入,从而在两个方面提高生产经济性。本文研究结果同样适用于其他菜籽油、油酸等疏水性底物的槐糖脂发酵过程,并为工业规模槐糖脂发酵过程控制策略的开发和应用提供坚实的理论基础。

一株假丝酵母菌SF260生产槐糖脂培养基及发酵工艺的优化

以高产槐糖脂假丝酵母菌(Candida bombicola)SF260为生产菌,利用单因素和正交试验优化槐糖脂的发酵培养基配方,并进一步优化其发酵工艺条件。结果表明,槐糖脂的最适发酵培养基配方:葡萄糖60 g/L,转基因大豆油80 g/L,酵母粉3 g/L,Na_2HPO_4·12H_2O 3g/L,KH_2PO_4 1g/L,槐糖脂产量达88.79 g/L,较优化前提高了27.22%。菌株SF260在5 L发酵罐内的最佳发酵工艺条件:在发酵液中葡萄糖、转基因大豆油质量浓度分别降至10 g/L后,采用连续流加补料的方式控制葡萄糖、转基因大豆油质量浓度为10～15 g/L,如果pH降至3.5以下,控制pH为3.5,转速400 r/min,发酵时间204 h。在此优化条件下,槐糖脂产量可达331.26 g/L,发酵强度达1.62 g/(L·h)。

应用煎炸废油发酵制备槐糖脂生物表面活性剂

应用正交实验,优化了假丝酵母菌O-13-1以煎炸废油为油溶性碳源发酵制备槐糖脂的条件,并应用高效液相色谱-高分辨串联质谱（HPLC-MS/MS）鉴定了所产槐糖脂同系物的组成及结构。结果表明,经正交实验优化的O-13-1菌株以煎炸废油为底物制备槐糖脂的摇瓶发酵条件为：摇床转速200 r/min,双碳源质量浓度均为90 g/L,温度为25℃,接种量为体积分数12%。在此条件下,槐糖脂产量达到最大,为73.26 g/L;O-13-1菌株以煎炸废油为底物所合成槐糖脂由9种乙酰基取代的内酯型和酸型槐糖脂同系物构成,内酯型槐糖脂同系物所占质量分数达76%。基于摇瓶得到的以煎炸废油为油溶性碳源的优化发酵条件,O-13-1菌株在5 L自动发酵罐中转速500 r/min时发酵合成槐糖脂产量可达163.28 g/L。以煎炸废油为碳源发酵槐糖脂的原料成本较普通大豆油降低18%,在有效降低槐糖脂生产成本的同时,实现了煎炸废油的资源化利用。