[發明專利]以菊芋為原料的產油微生物生產微生物油脂的方法

在審

• 申請號: 201610126982.8
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105586371A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 林心萍;謝同舟;高寧;孫黎明;紀超凡;劉灑灑;朱容仟
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C12N1/20;C12N1/14;C12N1/12
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

技術領域

本發明涉及含油微生物培養及微生物油脂生產技術領域，具體的說，涉及 以菊粉為原料、限磷/硫調控結合兩階段法培養含油微生物并利用該類微生物生 產微生物油脂的方法。

背景技術

微生物油脂(microbialoil)又稱單細胞油脂(singlecelloil,SCO)，是由酵母、 霉菌、細菌和藻類等產油微生物利用碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂為碳 源、氮源、輔以無機鹽在一定條件下生產的油脂。相對于動植物油脂，微生物 油脂生產周期短，不受季節與氣候限制，原料來源廣，基本不占用額外耕地資 源，易于實現規模生產，被認為是很有潛力的新型油脂資源。因此，微生物油 脂不僅可能作為食用油或其它功能性油脂的替代品，還可能在可再生液體燃料 生物柴油產業發展中發揮重要作用。

產油微生物油脂積累過程是一個高度依賴生長環境的生物過程，尤其是營 養可得性。早期研究表明，產油微生物在培養基中的碳源過量而其它營養元素 不足的條件下能將多余的碳源儲存為胞內油脂，這些限制性營養元素包括氮、 磷、鋅、鐵和鎂等。至今為止，氮源限制是促發微生物積累油脂的最普遍手 段，通常采用較高的C/N比來實現。如當培養基中的C/N比從83.5上升到133.5 時，深黃被孢霉的油脂含量從原來的50.0％增加到56.0％；刺孢小克銀漢霉 (Cunninghamellaechinulata)的油脂含量從36.0％增加到47.0％(PapanikolaouS., etal.JournalofAppliedMicrobiology,2004,97(4):867-875.)。此外，也有人嘗試 采用磷元素限制或者硫元素限制等方式，提高微生物積累油脂的能力。例如吳 思國等在研究圓紅冬孢酵母積累油新方法，采用磷元素限制的方式，調控微生 物油脂的含量，結果表明，當C/P從72上升到9552時微生物油脂的含量從 21.2％上升到62.1％；采用硫元素限制方式能夠取得類似結果，當C/S從150上 升到18310時微生物油脂的含量從20.8％到55.8％。天然原料往往都富含氮，由 于脫氮比脫磷或者脫硫的難度更大、成本更高，因此采用磷元素限制和硫元素 限制替代氮元素限制，不失為一種行之有效的調控微生物油脂積累的方式。

菊芋又名洋姜、鬼子姜，適于生長在灘涂地、鹽堿地；產量大，其塊莖干 物質畝產可達1.2噸，莖葉干重1.3噸以上，超過玉米和小麥的生物量單產水 平。菊芋塊莖中菊粉含量很高，可占濕重的20％左右、干重的80％左右，而菊 粉為多聚果糖，易于轉化為可發酵的果糖，可直接被微生物利用。因此，采用 菊芋為微生物發酵原料生產生物柴油，可實現不與糧掙地，又符合我國生物柴 油發展的產業政策。然而，菊芋應用于微生物油脂生產面臨含氮量過高、菌體 生長緩慢、目標產物得率不高等問題，不利于大規模工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于，開發一種以菊芋為原料的產油微生物培養方法，該方 法可以提高菌體油脂積累速度，實現油脂的高效合成；解決菊芋原料除氮元素 困難，無法采用限氮調控積累油脂的問題，進一步提高油脂生產強度和底物轉 化率，實現培養原料的有效利用，降低生產成本，改善微生物油脂發酵技術經 濟性的目的，實現大規模工業化生產。

為達到上述目的，本發明提供了一種以菊芋為原料的產油微生物生產微生 物油脂的方法，包括如下步驟：

S1、制備菊芋水解液：將菊粉與水按質量比1:1～10混合，采用3mol/L鹽酸 調節pH至1～4；飽和蒸汽下水解10～40min，調節pH至中性，得到菊芋水解液；

S2、制備種子培養基：取步驟S1制得的菊芋水解液的二分之一，添加氮源 至1～20g/L，添加磷酸二氫鉀至1.0g/L，添加MgSO₄·7H₂O至0.5g/L，滅菌，得 到微生物的種子培養基；

S3、菌體增殖培養：以10％(V/V)接種量接入產油微生物種子液 (OD_600nm＝1～10)于步驟S1制得的種子培養基中，在20～40℃、轉速為 40～800rpm條件下，通氣培養12～96h，離心分離，收集菌體，即為增殖后的產 油微生物菌體；

上述菌體增殖培養過程在搖床里進行，搖床的轉速為40～800rpm；