桑树内生真菌菜豆壳球孢菌MOD-1产油脂发酵条件优化及利用淀粉厂废水的研究

摘要

桑树内生菌是生存于健康桑树体内各种组织和器官的细胞间隙或细胞内，并与宿主之间建立起和谐互作关系的一类微生物，一些内生菌在与宿主桑树的相互作用过程中可以产生丰富的具有生物活性的次级代谢产物。但目前尚未见关于桑树内生真菌所产生的活性代谢产物及相关的应用研究报道。
　　 桑树内生菜豆壳球孢菌MOD-1（Mulberry endophyte Macrophominaphaseolina MOD-1）是本实验室从健康桑树根系中分离筛选得到的一株内生产油真菌（GenBank注册号为EU250575），经测定菌体含油量达22.72％。本论文以MOD-1菌株为研究对象，进行了其产油脂培养基及摇瓶发酵条件的优化，并探讨以淀粉厂废水为培养基质，发酵生产微生物油脂的可行性。主要研究内容如下：
　　 1.对Macrophomina phaseolina MOD-1的最佳产油脂发酵培养基配方和最佳摇瓶发酵条件进行优化。通过单因素筛选法，确定了发酵培养基配方的最佳碳源为可溶性淀粉、最佳氮源为蛋白胨、最佳金属盐离子为氯化锰；运用均匀设计法，最终确定该菌株产油脂发酵培养基的最优配方为：可溶性淀粉105g/L，蛋白胨1.1 g/L，磷酸二氢钾1.5 g/L，硫酸铵0.3 g/L，硫酸镁0.32 g/L，氯化锰4.9 nmol/L。在此基础上运用单因素法对菌株发酵条件进行优化，最佳摇瓶发酵条件为：初始pH7.0，温度26℃，转速190 r/min，装液量100 mL。在优化后的培养基及摇瓶发酵条件下培养6 d，菌体生长量（干质量）高达41.852 g/L，油脂产量达到25.511 g/L。
　　 2.利用气相色谱-质谱法分别测定Macrophomina phaseolina MOD-1在优化后的培养基和发酵条件下产生油脂的脂肪酸组成。前者检测出9种脂肪酸成分，其中单不饱和脂肪酸含量为67.92％；后者检测出7种脂肪酸成分，其中单不饱和脂肪酸含量为74.32％。优化后的MOD-1菌株油脂产量升高，组成简单，易于纯化，且单不饱和脂肪酸含量较高。
　　 3.以淀粉厂废水为发酵基质，利用Macrophomina phaseolina MOD-1发酵生产微生物油脂。研究表明，此菌株能有效利用不外加任何营养物质的玉米淀粉厂废水合成油脂，菌体生长量（干质量）达到2.218 g/L，菌丝体中油脂产量为1.005 g/L，油脂含量达到45.33％，COD去除率达到30.68％。通过添加碳源-可溶性淀粉来调整淀粉废水培养基中的碳氮比，以达到提高菌株MOD-1菌体油脂产量的目的。在最佳的发酵C/N为50:1时，菌株MOD-1的菌体生长量（干质量）、油脂产量、油脂含量和COD去除率分别为35.773 g/L、19.532 g/L、54.60％和54.40％。此发酵条件下产生的油脂共检测出7种脂肪酸成分，其中单不饱和脂肪酸含量为70.823％，研究表明在资源化利用淀粉厂废水发酵生产微生物油脂同时还能降低废水COD值。

目录

文摘

英文文摘

英文缩写说明

第一章 引言

1 微生物油脂的研究进展

1.1 微生物油脂的研究进展

1.2 产油微生物的种类

1.3 真菌油脂的组成及性质

1.4 微生物油脂的生物合成途径及调节机制

2 影响微生物油脂合成的因素

2.1 碳源和氮源

2.2 无机盐及微量元素

2.3 温度

2.4 pH值

2.5 溶氧

2.6 接种量

2.7 培养时间

3 微生物发酵工艺优化策略

3.1 非统计优化技术

3.2 统计优化技术

4 淀粉厂废水资源化利用的研究进展

4.1 淀粉厂废水的成分组成

4.2 淀粉废弃物及其应用

5 本课题的研究内容及意义

5.1 本课题的研究内容

5.2 本课题的研究意义

第二章 桑树内生真菌Macrophomina phaseolina MOD-1产油脂培养基及摇瓶发酵条件的优化

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2.结果与分析

2.1 MOD-1菌株产油脂发酵培养基配方的优化结果

2.2 MOD-1菌株产油脂发酵培养基发酵条件的优化结果

2.3 优化培养基配方及发酵培养条件的验证性结果

2.4 菌株产脂条件优化过程中油脂脂肪酸的GC-MS分析结果

3 讨论

第三章 桑树内生真菌Macrophomina phaseolina MOD-1利用淀粉厂废水发酵生产微生物油脂的研究

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2.结果与分析

2.1 MOD-1菌株的α-淀粉酶活性

2.2 淀粉厂工业废水的水质特征

2.3 不同发酵体系对淀粉厂工业废水的降解及产油脂情况

2.4 改变淀粉厂废水中不同碳氮比对MOD-1菌株发酵产油脂的影响

2.5 淀粉厂废水最佳碳氮比条件下MOD.1菌株产生油脂脂肪酸的GC-MS分析结果

3.讨论

第四章 结论

参考文献

致 谢

硕士研究生期间发表的论文