微生物發酵工業廢水生產油脂的研究范文

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隨著能源與環境問題的日益突出，人們迫切的尋找新型的清潔可再生能源，生物柴油憑借其獨特的優點進入了人們的視野。生物柴油可采用天然油脂為原料。從目前的生產技術來看，動植物油是主要的生產原料。但生產成本較高，由此造成了生物柴油產業化發展的瓶頸。根據微生物的生長特點利用廉價的工業廢水，不僅降低了生產成本，同時減小了對環境的污染，因此該項研究具有廣闊的應用前景。

一、產油微生物及微生物油脂生產特點

微生物油脂是產油微生物在一定條件下將碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂等碳源轉化為菌體內大量儲存的油脂，一般占菌體干重的20%以上[1]。

（一）產油微生物種類自然界中的酵母菌、霉菌、細菌、藻類等許多微生物都可以產生油脂。酵母菌中的粘紅酵母的油脂含量最高可達72%。紅冬孢酵母、斯式酵母的最大油脂含量可達60%~67%。霉菌中的深黃被孢霉油脂含量可達86%，絨毛棒質霉達75%，卷枝毛霉達65%。微藻中的叢粒藻、鹽生杜藻、粉粒小球藻的油脂含量都在40%以上。細菌中的節桿菌油脂含量在40%以上。

（二）微生物油脂生產特點與動植物油生產相比，微生物油脂具有生產周期短、生長迅速、可規模化管理、不受季節、氣候變化等優點。此外，能夠供給產油微生物生長的原料來源也很廣泛，工農業廢棄物或工業生產過程中產生的廢水、廢氣等都可以作為產油微生物的培養原料。產油微生物可以利用多種碳源，如葡萄糖、果糖、甘油等作為發酵底物，方真等[2]發現斯達油脂酵母在經過脫毒處理的木屑水解液中可以正常生長，油脂的積累率可達葡萄糖碳源的60%以上，為該種酵母利用廢棄甘油和木質纖維素水解液作為發酵底物生產生物柴油提供有力支持。

二、工業廢水的營養特點

適合微生物生長積累油脂的工業廢水含有可作為碳源的豐富有機物、糖類，如淀粉廢水、味精廢水、啤酒廢水等。這類廢水屬高濃度有機廢水，COD、BOD濃度高，主要含有碳水化合物、蛋白質、油脂、纖維素等有機物，極易造成水體富營養化污染環境。

三、利用工業廢水發酵生產微生物油脂的研究現狀

工業廢水尤其是食品工業廢水中含有大量的還原性糖，可以被微生物利用作為碳源積累油脂。由于微生物的生長代謝分解利用了廢水中的有機物，降低了廢水的污染程度實現了資源合理化應用。

（一）利用淀粉廢水發酵鐘娜等[3]利用淀粉廢水對高產油粘紅酵母進行了馴化和篩選，使其對淀粉廢水COD的耐受程度達到了75000mg/L，400L發酵罐實驗表明，經33h的培養后，生物量達25.3g/L,菌體油脂含量為29.5%，COD降解率為92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉廢水，采用添加營養因子的方法研究了產油菌株FR的生長、產油及COD去除，發現經淀粉酶液化處理后的產油率可達45.3%，淀粉酶和糖化酶先后處理后的COD去除率可達66.3%。

（二）利用味精廢水發酵邢旭[5]等研究了粘紅酵母RH8在味精廢水中的生長、產油及COD去除率，發現調節廢水pH至5.5后，添加廢葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能夠促進茵體的生長、產油和COD去除。生物量最高可達15.6g／L，干茵體中油脂質量分數達到29.61％，COD去除率達到45.1％。

（三）利用啤酒廢水發酵郭淑賢等[6]用斯達油脂酵母發酵啤酒生產廢水，發酵條件經優化后菌體生物量、油脂產量、油脂含量、COD降解率和油脂不飽和脂肪酸指數分別達到13.83g/L、5.25g/L、37.92%、79.08%和65.46%，較優化前分別提高了12.62%,19.32%,5.92%,57.15%和2.36%，優化效果顯著。

四、存在問題及展望

目前微生物發酵廢水生產油脂還處于實驗階段，要實現工業化發展還有亟待解決的幾個問題：工業廢水成分復雜，如味精廢水和啤酒廢水，由于廢水中含有生產菌株產生的代謝廢物和各工序產生的其他廢水，有可能含有影響產油微生物正常生長的微量元素，但其組成較復雜難于分析；在微生物發酵前需對廢水進行稀釋調pH值等前處理，增加了生產成本和工序；以廢水為培養基培養的微生物，其生物量、油脂積累量仍然較低，目前尚不能滿足工業化需求。

結合國內外研究現狀，可以從以下幾方面展開相關研究：深入研究產油微生物在發酵中油脂的合成代謝途徑；加強產油微生物對原料的適應性，通過基因重組、定向進化等手段篩選、馴化，獲得具有更強適應性和更高產油能力的菌株；進一步優化發酵條件，減少發酵前處理工序、獲得成本低、產油高的發酵模式。

作者：于雅瀟 薛偉 何南思 單位：承德石油高等專科學校 化學工程系 承德石油高等專科學校 計算機系