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随着原油资源的迅速枯竭,微生物油脂因其可再生性和较高的经济营养价值而开始受到越来越多的学者关注。本研究采取营养限制策略和高密度发酵来实现锁掷酵母油脂和胞外多糖的高产-联产,以期用更高的锁掷酵母油脂产量和具有经济价值的胞外多糖等副产物来降低锁掷酵母油脂的生产成本。主要的研究结果摘要如下:(1)确定了锁掷酵母联产油脂和胞外多糖的营养限制组合和发酵条件。实验结果表明氮限制是最适合锁掷酵母生产的营养限制策略,最佳限制性氮源为玉米浆和硫酸铵,确定优化后的摇瓶发酵培养基组成(g·L-1):葡萄糖120.0,玉米浆20,硫酸铵1.2,磷酸氢二钾1.0,硫酸钠0.1。此时培养基中的C/N、C/P和C/S摩尔比分别为45、474和407。确定发酵条件为:初始pH 6.0,装液量30 mL,接种量10%,发酵温度28℃,发酵72 h测得锁掷酵母生物量、油脂和胞外多糖的产量分别为51.8±1.6 g·L-1、26.5±0.6g·L-1和8.9±0.3 g·L-1比优化前分别提高了35.6%、54.1%和78.0%。(2)研究了锁掷酵母补料分批发酵中产生严重泡沫的可能因素并优化了发酵控制过程。研究结果表明补料分批发酵中泡沫的产生主要与通风搅拌、蛋白质浓度、菌体生长和胞外多糖的产生等因素有关,研究选择在培养基中预添加0.1%(v/v)的经吐温80乳化的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚(PPE)作为消泡剂并控制添加量在0.3%以内,并将培养基中的玉米浆浓度由20 g·L-1降低至10 g·L-1,然后在发酵的8-24 h以0.02 L·h-1的速度流加110 g·L-1的玉米浆补充剩余的玉米浆并连接泡沫回流装置,成功将逃液量由1.3 L降到0 L;确定初始葡萄糖浓度为60 g·L-1并维持残糖浓度在20 g·L-1,在发酵前期控制溶解氧浓度在20-30%。优化后锁掷酵母的生物量、油脂和胞外多糖的产量为67.4±1.6g·L-1、34.1±0.8 g·L-1和11.7±0.4 g·L-1比优化前分别提高了28.6%、31.2%和28.0%。(3)为了实现掷酵母油脂和胞外多糖在高密度发酵条件下的高产-联产,研究了NH4+限制条件对锁掷酵母发酵和产物营养组成的影响。结果表明当添加20 g·L-1硫酸铵时,锁掷酵母油脂的产量、生产效率和葡萄糖转化率分别达到47.1±1.1 g·L-1、0.66 g·(L·h)-1和0.250 g·g-1,同时可以获得14.3±1.6 g·L-1的胞外多糖和12.7±0.8 g·L-1的胞内蛋白质,油脂、胞外多糖和胞内蛋白质的产量较不含NH4+的对照组分别提高了38.5%、22.22%和122.8%,同时降低了21.8%的油脂生产成本。产物中营养分析表明,当添加20 g·L-1硫酸铵时,类胡萝卜素产量为24.69±1.18 mg·L-1,而脂肪酸中不饱和脂肪酸比例为69.69%,胞外多糖主要由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和岩藻糖组成,其比例为45:37:2:1,而菌体蛋白质由17种氨基酸组成,其中必需氨基酸含量达48%。(4)为了全面评价锁掷酵母的营养价值,对锁掷酵母菌体中的多糖进行了分析。结果表明锁掷酵母菌体中含有占干重19.4%的菌体多糖,锁掷酵母的菌体总糖产量为16.4g·L-1。其中胞内可溶性多糖由岩藻糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖组成,其比例大约为1:24:25:2,而细胞壁不溶性多糖由岩藻糖、氨基葡萄糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖组成,其比例大约为1:2:7:18:11。