近日，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）在脂质生物炼制研究领域取得重要进展，实现了1000-L发酵规模玉米秸秆制油脂规模性新突破。研究成果以“Pilot-scale conversion of corn stover into lipids by the red yeast Rhodosporidium toruloides”在《Journal of Environmental Chemical Engineering》（环境工程化学）期刊发表。

油脂是重要的大宗化学品，可代替化石能源作为油脂化工和可再生能源的基本加工原料。然而，我国油脂资源长期短缺，其进口依存度远高于原油，高达60%。因此，为避免因国际环境变化（疫情、战争等）导致外部资源进口遭到封锁，我国亟需发展非传统油脂生产技术，创新油脂生产方式，来保障我国油脂资源供给。借助产油微生物，以廉价丰富的木质纤维素类生物质资源为原料的脂质生物炼制，被认为是最有潜力的油脂生产新途径。

近年来，脂质生物炼制取得了系列进展，建立了以原料预处理、酶水解和油脂发酵为关键过程的系统生物转化技术。赵宗保研究员团队的前期工作也在关键环节取得了系列突破，包括创建纤维寡糖和木寡糖等混合糖全利用技术、开发同步糖化强化油脂发酵技术和筛选抗逆性产油酵母等（Biotechnol. Biofuels, 2014, 7, 13；Biotechnol. Biofuels, 2013, 6, 36；Bioresour Technol, 2009, 100, 20）。然而，目前的研究均停留在实验室小试阶段，面对目前规模化的需求，其技术应用的可行性尚不明确。

Fig. 1. Process flow of 1000-L pilot-scale for lipid production by R. toruloides from CS. (a) Process flow of 1000-L1, (b) Process flow of 1000-L2.

本研究以玉米秸秆为木质纤维素类生物质模式原料，成功实现了1000-L发酵规模的玉米秸秆制油脂。全过程包括碱预处理、酶水解、水解液油脂发酵和油脂提取。研究表明：水解液分离的过程显著影响其油脂发酵性能，充分的固液分离可获得更高的水解液油脂发酵性能；以振动筛分-连续管式离心-超滤为中心的固液分离系统可充分实现水解液的固液分离；实现了高达90%的玉米秸秆消化率；成功转化水解液中的还原糖制备油脂，转化率达到0.17 g/g；验证了酶法提油在中试规模的适用性，处理50-L发酵液，油脂提取率达74%。

Fig. 2. Mass balance of 1000-L2 lipid production on CS.

本研究充分验证了玉米秸秆制微生物油脂在中试规模上的可行性，并提出未来研究需要进一步改进的关键问题。研究成果将推动脂质生物炼制的产业化进程和生物能源助力实现双碳目标。

该工作依托能源生物技术平台的中试平台完成，得到国家重点研发计划（2021YFC2103702）、 “兴辽计划英才计划”领军人才（XLYC2002089）和大连市重点领域创新团队支持计划项目（2021RT04）资助。