产油微生物利用废弃物积累油脂的研究进展

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.06.042

摘要/Abstract

摘要： 微生物油脂是一种应用前景广阔的新型油脂资源, 具有制备功能性油脂和生物柴油的优点, 因此越来越受到人们的重视。但微生物油脂生产时所用原料成本高, 导致微生物油脂的产业化发展受到制约。因此寻找廉价易得的发酵基质将促进微生物油脂生产的工业化进程, 同时解决了日益严峻的能源与环境安全问题。本文简述了各种工业废水、剩余活性污泥及餐厨废弃物等废弃物的特点, 总结了产油微生物利用该类废弃物生产油脂的研究现状及可能存在的发酵工艺及经济成本问题, 指出了未来的发展方向是开发附加值产品及廉价高效的絮凝剂以降低油脂成本、探究利用微生物前期处理降解剩余污泥中的毒性物质、探讨酶与酸碱联合水解餐厨废弃物的工艺等。

关键词: 产油微生物, 废弃物, 油脂, 发酵, 水解

Abstract: Microbial lipids are a kind of new oil resource with good prospect, which can be further processed to functional lipid and biodiesel. It has attracted more and more attentions. But the high cost of raw materials limits the industrialization of microbial oil production. The search for cheap, freely available fermentation substrate will promote the industrialization process of microbial oil production, and has significant implications for increasingly serious energy and environmental issues. In this review, recent progress in the utilization of oleaginous microorganism on a variety of waste and the existing problems regarding fermentation process and its economic performance, including food industry wastewater, excess sludge and kitchen garbage, have been discussed. In addition, the characteristics of waste is introduced. The future research on microbial lipids should be focused on the exploitation of value-added products and cheap flocculant in order to reduce cost, the study on degradation toxic substances in residual sludge by special properties microbial, the development of hydrolysis process for kitchen garbage by enzymes associated with acid and alkali.

Key words: oleaginous microorganism, waste, lipid, fermentation, hydrolysis

中图分类号:

X792

李艾. 产油微生物利用废弃物积累油脂的研究进展[J]. 化工进展, 2015, 34(06): 1762-1767.

LI Ai. Research progress in lipid production from waste by oleaginous microorganism[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2015, 34(06): 1762-1767.

参考文献

[1] Certik M, Shimizu S. Biosynthesis and regulation of microbial polyunsaturated fatty acid production[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 1999, 87(1):1-14.
[2] Papanikolaou S, Komaitis M, Aggelis G. Single cell oil(SCO) production by Mortierella isabellin grown on high-sugar content media[J]. Bioresource Technology, 2004, 95(3):287-291.
[3] Liu G Q, Lin Q L, Jin X C, et a1. Screening and fermentation optimization of microbial lipid-producing molds from forest soils[J]. African Journal of Microbiology Research, 2010, 4:1462-1468.
[4] 冯冲, 康静, 简在荣, 等. 新能源微生物柴油的研究进展[J]. 中国油脂, 2011, 37(5):76-81.
[5] 薛飞燕, 张栩, 谭天伟. 微生物油脂的研究进展及展望[J]. 生物加工过程, 2005, 3(1):21-27.
[6] 薛照辉, 吴谋成. 微生物油脂进展[J]. 山西食品工业, 2002(2):10-11.
[7] 郑建仙, 耿立萍. 功能性食品基料-γ-亚麻酸[J]. 食品与发酵工业, 1996(1):49-54.
[8] 墨玉欣, 刘宏娟, 张建安, 等. 微生物发酵制备生物柴油油脂原料工艺条件的研究[J]. 现代化工, 2006, 26(s2):279-282.
[9] 罗玉萍, 杨荣英, 李思光, 等. 产棕榈油酸酵母菌的分离和鉴定[J]. 微生物学报, 1995, 35(6):400-403.
[10] 缪晓玲. 藻类可再生能源的利用及藻细胞抗环境胁迫的研究[D]. 北京:清华大学, 2004.
[11] 曲威, 刘波, 吕建州, 等. 高产油脂斯达氏酵母菌株的选育及摇瓶发酵条件的初步研究[J]. 辽宁师范大学学报:自然科学版, 2006, 29(1):88-92.
[12] 李永红, 刘波, 赵宗保, 等. 圆红冬孢酵母菌发酵产油脂培养基及发酵条件的优化研究[J]. 生物工程学报, 2006, 22(4):650-655.
[13] 孔祥莉, 刘波, 赵宗保, 等. 斯达氏油脂酵母利用混合糖发酵产油脂[J]. 生物加工过程, 2007, 5(2):36-41.
[14] 赵宗保, 胡翠敏. 能源微生物油脂技术进展[J]. 生物工程学报, 2011, 27(3):427-435.
[15] 赵宗保. 加快微生物油脂研究为生物柴油产业提供廉价原料[J]. 中国生物工程杂志, 2005, 25(2):8-11.
[16] 刘泽君, 张金禄, 刘玲, 等. 圆红冬孢酵母发酵玉米秸秆水解液产油脂的研究[J].中国油脂, 2013, 38(2):52-56.
[17] 徐洪章, 叶小金, 薛冬桦.玉米秸秆水解液发酵产微生物油脂的动力学模型研究[J]. 粮油食品科技, 2014, 22(4):82-85.
[18] Lu N, Zhou S G, Zhuang L, et al. Electricity generation from starch processing wastewater using microbial fuel cell technology[J]. Biochemical Engineering Journal, 2009, 43:246-251.
[19] Xue F Y, Gao B, Zhu Y Q, et al. Pilot-scale production of microbial lipid using starch wastewater as raw material[J]. Bioresource Technology, 2010, 101:6092-6095.
[20] 杨天喜. 含糖废水发酵产微生物油脂的分离提取工艺[D]. 北京:北京化工大学, 2013.
[21] 李素玉, 任娟. 无机盐在酵母菌净化玉米淀粉工业废水中的作用[J]. 辽宁大学学报:自然科学版, 2002, 29(3):283-286.
[22] 马道文, 杨劲峰. 玉米淀粉生产废水资源化及处理技术研究[J]. 河北化工, 2010, 33(7):74-77.
[23] 钟娜, 张志平, 张华, 等. 耐高COD淀粉废水的高产油脂黏红酵母的驯化和筛选[J]. 北京化工大学学报:自然科学版, 2013, 40(1):84-88.
[24] 王志勇, 杜美玉, 陈振伟. 利用玉米淀粉废水生产微生物油脂工程实例[J]. 工业用水与废水, 2013, 44(2):62-63, 74.
[25] Liu J X, Yue Q Y, Gao B Y, et al. Research on microbial lipid production from potato starch wastewater as culture medium by Lipomyces starkeyi[J]. Water Science and Technology, 2013, 67(8):1802-1808.
[26] 陶涛, 詹德吴, 芦秀青, 等. 味精废水治理的现状及进展[J]. 环境污染治理技术及设备, 2002, 3(1):69-73.
[27] 邢旭, 薛飞燕, 谭天伟, 等. 黏红酵母在味精废水中发酵生产油脂[J]. 生物加工过程, 2010, 8(1):6-8.
[28] Liu J X, Yue Q Y, Gao B Y, et al. Microbial treatment of the monosodium glutamate wastewater by Lipomyces starkeyi to produce microbial lipid[J]. Bioresource Technology, 2012, 106:69-73.
[29] 陈亚平, 付永胜, 李湘梅, 等. 啤酒工业废水的特点及其处理方法[J]. 污染防治技术, 2003, 16(4):146-149.
[30] 李庆召, 刘军坛, 彭伟功. 啤酒废水处理技术研究进展[J]. 工业水处理, 2005, 25(4):5-8.
[31] 吴运江, 蒋广慧. 啤酒废水处理技术发展动态[J]. 黑龙江科技信息, 2008(20):191.
[32] 王亚军, 吴丹, 陈健初, 等. 啤酒工业废水回用技术研究进展[J]. 工业水处理, 2014, 34(4):5-9.
[33] 郭书贤, 罗建成, 王冬梅, 等. 利用啤酒生产废水培养斯达油脂酵母产油脂发酵条件的优化[J]. 中国食品学报, 2014, 14(1):151-161.
[34] 王华, 刘欢, 郭书贤, 等. 啤酒生产废水培养斯达油脂酵母发酵产油脂培养基的优化[J]. 中国油脂, 2011, 36(8):31-36.
[35] 郭书贤, 王振伟, 刘欢, 等. 斯达油脂酵母发酵食品生产废水产油脂的研究[J]. 中国食品学报, 2010, 10(4):245-252.
[36] 黄理辉, 冯雷, 高宝玉, 等. 常温下UASB处理鱼粉加工废水启动特性研究[J]. 中国给水排水, 2008, 24(21):88-91.
[37] 冯雷, 邢丽贞, 杨慧春, 等. 混凝法处理鱼粉加工废水技术研究[J]. 工业安全与环保, 2008, 34(2):20-23.
[38] Huang L H, Zhang B, Gao B Y, et al. Application of fishmeal wastewater as a potential low-cost medium for lipid production by Lipomyces starkeyi HL[J]. Environmental Technology, 2011, 33(15-16):1975-1981.
[39] 张博, 黄理辉, 高宝玉, 等. 鱼粉废水发酵生产微生物油脂技术研究[J]. 工业安全与环保, 2011, 37(4):6-8.
[40] 许继飞, 张艳芬, 赵桂琦, 等. 产油酵母利用不同基质累积油脂的研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 2013, 33(9):111-118.
[41] 周稳稳, 张永奎, 邹文婷, 等. 圆红冬孢酵母在酒精废水中发酵产油[J]. 化工进展, 2010, 29(s1):172-175.
[42] 徐静阳, 大浦宏隆, 刘德华, 等. 剩余污泥热碱解及其用于微生物油脂生产的探索[J]. 生物工程学报, 2011, 27(3):482-488.
[43] Angerbauer C, Siebenhofer M, Mittelbach M, et al. Conversion of sewage sludge into lipids by lipomyces starkeyi for biodiesel production[J]. Bioresource Technology, 2008, 99:3051-3056.
[44] 曹媛媛, 李俊, 陈祥松, 等. 餐厨废弃物生产微生物油脂酶解条件的研究[J]. 安徽农业大学学报, 2013, 40(2):294-298.
[45] 何平伟, 邓放明. 劣质食用油碱催化酯交换制备生物柴油初探[J]. 现代食品科技, 2012, 28(6):684-687.
[46] 孙士权, 周谦, 蒋昌波, 等. 餐厨垃圾发酵产油脂的复合酶制剂水解试验[J]. 长沙理工大学学报:自然科学版, 2014, 11(1):99-103.
[47] 孙士权, 蒋昌波, 周谦, 等. 餐厨垃圾水解液分批培养酿酒酵母产油脂动力学模型的建立[J]. 现代食品科技, 2014, 30(8):130, 163-168.
[48] 朱永强, 薛飞燕, 邢旭, 等. 黏红酵母和酿酒酵母联合处理味精废水[J]. 生物加工过程, 2010, 8(5):17-20.
[49] Penaud V, Delgenes J P, Moletta R. Characterization of soluble molecules from thermochemically pretreated sludge[J]. Journal of Environmental Engineering, 2000, 126(5):397-402.
[50] Einarsson H, Snygg B G, Eriksson C. Inhibition of bacterial growth by maillard reaction products[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1983, 31(5):1043-1047.
[51] Tauer A, Elss S, Frischmann M, et al. Influence of thermally processed carbohydrate/amino acid mixtures on the fermentation by Saccharomyces cerevisiae[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(7):2042-2046.
[52] 王玉梅. 循环利用发酵废水的反复批次发酵模式在微生物油脂中的应用[D]. 上海:华东理工大学, 2012.