微生物发酵工业废水生产油脂的研究范文

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随着能源与环境问题的日益突出，人们迫切的寻找新型的清洁可再生能源，生物柴油凭借其独特的优点进入了人们的视野。生物柴油可采用天然油脂为原料。从目前的生产技术来看，动植物油是主要的生产原料。但生产成本较高，由此造成了生物柴油产业化发展的瓶颈。根据微生物的生长特点利用廉价的工业废水，不仅降低了生产成本，同时减小了对环境的污染，因此该项研究具有广阔的应用前景。

一、产油微生物及微生物油脂生产特点

微生物油脂是产油微生物在一定条件下将碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂等碳源转化为菌体内大量储存的油脂，一般占菌体干重的20%以上[1]。

（一）产油微生物种类自然界中的酵母菌、霉菌、细菌、藻类等许多微生物都可以产生油脂。酵母菌中的粘红酵母的油脂含量最高可达72%。红冬孢酵母、斯式酵母的最大油脂含量可达60%~67%。霉菌中的深黄被孢霉油脂含量可达86%，绒毛棒质霉达75%，卷枝毛霉达65%。微藻中的丛粒藻、盐生杜藻、粉粒小球藻的油脂含量都在40%以上。细菌中的节杆菌油脂含量在40%以上。

（二）微生物油脂生产特点与动植物油生产相比，微生物油脂具有生产周期短、生长迅速、可规模化管理、不受季节、气候变化等优点。此外，能够供给产油微生物生长的原料来源也很广泛，工农业废弃物或工业生产过程中产生的废水、废气等都可以作为产油微生物的培养原料。产油微生物可以利用多种碳源，如葡萄糖、果糖、甘油等作为发酵底物，方真等[2]发现斯达油脂酵母在经过脱毒处理的木屑水解液中可以正常生长，油脂的积累率可达葡萄糖碳源的60%以上，为该种酵母利用废弃甘油和木质纤维素水解液作为发酵底物生产生物柴油提供有力支持。

二、工业废水的营养特点

适合微生物生长积累油脂的工业废水含有可作为碳源的丰富有机物、糖类，如淀粉废水、味精废水、啤酒废水等。这类废水属高浓度有机废水，COD、BOD浓度高，主要含有碳水化合物、蛋白质、油脂、纤维素等有机物，极易造成水体富营养化污染环境。

三、利用工业废水发酵生产微生物油脂的研究现状

工业废水尤其是食品工业废水中含有大量的还原性糖，可以被微生物利用作为碳源积累油脂。由于微生物的生长代谢分解利用了废水中的有机物，降低了废水的污染程度实现了资源合理化应用。

（一）利用淀粉废水发酵钟娜等[3]利用淀粉废水对高产油粘红酵母进行了驯化和筛选，使其对淀粉废水COD的耐受程度达到了75000mg/L，400L发酵罐实验表明，经33h的培养后，生物量达25.3g/L,菌体油脂含量为29.5%，COD降解率为92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉废水，采用添加营养因子的方法研究了产油菌株FR的生长、产油及COD去除，发现经淀粉酶液化处理后的产油率可达45.3%，淀粉酶和糖化酶先后处理后的COD去除率可达66.3%。

（二）利用味精废水发酵邢旭[5]等研究了粘红酵母RH8在味精废水中的生长、产油及COD去除率，发现调节废水pH至5.5后，添加废葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能够促进茵体的生长、产油和COD去除。生物量最高可达15.6g／L，干茵体中油脂质量分数达到29.61％，COD去除率达到45.1％。

（三）利用啤酒废水发酵郭淑贤等[6]用斯达油脂酵母发酵啤酒生产废水，发酵条件经优化后菌体生物量、油脂产量、油脂含量、COD降解率和油脂不饱和脂肪酸指数分别达到13.83g/L、5.25g/L、37.92%、79.08%和65.46%，较优化前分别提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%，优化效果显著。

四、存在问题及展望

目前微生物发酵废水生产油脂还处于实验阶段，要实现工业化发展还有亟待解决的几个问题：工业废水成分复杂，如味精废水和啤酒废水，由于废水中含有生产菌株产生的代谢废物和各工序产生的其他废水，有可能含有影响产油微生物正常生长的微量元素，但其组成较复杂难于分析；在微生物发酵前需对废水进行稀释调pH值等前处理，增加了生产成本和工序；以废水为培养基培养的微生物，其生物量、油脂积累量仍然较低，目前尚不能满足工业化需求。

结合国内外研究现状，可以从以下几方面展开相关研究：深入研究产油微生物在发酵中油脂的合成代谢途径；加强产油微生物对原料的适应性，通过基因重组、定向进化等手段筛选、驯化，获得具有更强适应性和更高产油能力的菌株；进一步优化发酵条件，减少发酵前处理工序、获得成本低、产油高的发酵模式。

作者：于雅潇 薛伟 何南思 单位：承德石油高等专科学校 化学工程系 承德石油高等专科学校 计算机系