大连化学物理研究所赵宗保研究员团队(生物质高效转化研究组1816组)Kamal Rasool博士和黄其田等建立了一种利用产油酵母转化螺旋藻(Arthrospira platensis)生产油脂的新策略。相关成果发表在期刊ACS Sustainable Chemistry and Engineering上:Conversion of Arthrospira platensis Biomass into Microbial Lipids by the Oleaginous Yeast Cryptococcus curvatus。
微生物油脂与植物油的脂肪酸组成相似,在生物能源和油脂化工领域应用前景广阔。虽然利用糖或淀粉质原料合成微生物油脂的技术相对成熟,但面临成本高、“与人争粮”等问题。研究者一直致力于寻找相对廉价、可持续的油脂生产原料。微藻的光合作用效率是高等植物的10倍以上,可全年培养且不占用耕地,被认为是第三代生物质原料。由于微生物油脂积累一般需在营养不均衡如氮源不足的条件下进行,而微藻富含蛋白质等氮源物质,难以直接将微藻高效转化为油脂。
本研究提出采用弯曲隐球酵母(Cryptococcus curvatus ATCC 20509)将富含蛋白质和多糖的螺旋藻(Arthrospira platensis)转化为油脂的新策略。A. platensis藻粉经过120 ℃水热预处理,在纤维素酶、α-淀粉酶和葡萄糖苷酶的协同作用下糖化,所得水解液用于油脂合成。结果表明,A. platensis固载率为10% (w/v)时,总还原糖回收率达97%。水解液经氢氧化钙处理,磷含量显著降低,用于培养产油酵母,胞内油脂含量达64.5%,油脂得率达0.233 g/g。所得油脂产品的脂肪酸组成与大豆油相似。因此,通过磷限制油脂发酵技术,可将第三代生物质原料微藻高效转化为油脂,形成脂质生物制造的新路线。
a 酵母(C. curvatus)以螺旋藻(A. platensis)为原料制备油脂过程示意图;b 不同酶用量对A. platensis糖化作用的影响;c 不同酶用量对A. platensis糖回收率的影响;d 不同碳磷比对C. curvatus油脂合成的影响。
研究者利用能源生物技术平台先进的总有机碳(TOC)/总氮(TN)/总磷(TP)分析设备,准确测定了各种样品的TOC、TN和TP等参数,极大地提高了数据可靠性和工作质量。