论文摘要
为应对日益短缺的能源危机和环境污染,世界各国都在大力研发后续清洁能源。生物柴油是一种具有很好发展前景的替代能源技术,因其具有可再生和可持续的特征而备受世人关注,目前已经进入到产业化阶段。然而,原料问题的解决成为其推广应用的重大障碍。利用浮游藻类和真菌的代谢作用进行微生物油脂的生产是解决生物柴油原料的有效途径,已成为生物柴油领域的热点研究问题。本文选取对糖类物质具有良好发酵产油脂特性的粘红酵母(Rhodotorula glutinis)和卷枝毛霉(Mucor circinelloides)为菌种,研究了其利用制糖厂废糖蜜发酵产油脂的特性和影响因素,以期为开发一种制糖废水处理与微生物油脂生产的集成技术奠定基础。以容积为250 mL锥形瓶进行的间歇发酵试验结果表明,在糖蜜COD 11000~13000 mg/L、装液量50 mL、接种量20%、初始pH 6.5、30℃和160 r/min的条件下,经132 h的发酵,R. glutinis的总细胞干重和油脂产量可分别达到2.42 g/L和0.8 g/L,COD去除率为62.3%。向发酵系统中补充氮源能够促进菌体的生长,而对油脂的积累无显著影响。在发酵过程中补充碳源有利于菌体生物量以及油脂量的提高。最佳的补料策略是:在发酵进行到48 h,向发酵系统补加10 g/L葡萄糖,细胞产量可达3.64 g/L,油脂量达1.31 g/L。对M. circinelloides的发酵试验结果表明,在糖蜜COD 11000~13000 mg/L、装液量50 mL、孢子悬液接种体积比20%、初始pH 6.0、30℃和160 r/min条件下,经100 h的发酵,发酵系统的细胞干重可达1.33 g/L,油脂产量达0.21 g/L,COD去除率为39%。在系统中添加氮源对细胞生长和油脂积累都无显著的促进作用。研究发现,R. glutinis和M. circinelloides体内油脂的积累均滞后于菌体的生长。在相同条件下,M. circinelloides要比R. glutinis具有更高的增殖和油脂积累速度,但M. circinelloides的最大增殖量和油脂积累量显著低于R. glutinis。R. glutinis和M. circinelloides的混合发酵试验结果表明,在菌体个数复配比例为10:1时,发酵系统的细胞产量最大为2.72 g/L,COD去除率达74.5%;复配比例为20:1时,发酵系统的油脂产量最大为0.81 g/L。两株菌种接种顺序的不同对发酵结果并无明显的影响。气、质联用仪分析结果表明,R. glutinis和M. circinelloides发酵糖蜜产生的微生物油脂,其主要成分为棕榈油酸、棕榈酸、亚麻酸、油酸和硬脂酸。