微生物油脂,尤其是产油酵母生产的油脂,其脂肪酸组成与动植物油脂相似,在生物柴油、食品添加剂、油脂化学品等领域具有光明的应用前景。产油微生物可以利用廉价的底物,如农业剩余物、粗甘油和工业废水废渣等生产微生物油脂。然而,当前微生物油脂生产技术存在着原料成本高、油脂产量低、工艺复杂等突出问题,极大地限制了其商业化生产。本论文结合斯达氏油脂酵母Lipomyces starkeyi AS 2.1560代谢各种复杂廉价原料的特性,通过过程整合技术,简化油脂生产工艺流程、减少酶成本和强化油脂积累,取得了以下研究成果:(1)首先采用三代测序技术,对L.starkeyi AS 2.1560进行了全基因组测序和组装,得到21.4 Mb的基因组草图,其GC含量为46.87%。通过基因预测、同源性搜索和手工校对,注释了7378个蛋白编码基因,得到了斯达氏油脂酵母基因组注释数据库。围绕碳源代谢,对菌株水解、转运和代谢相关基因进行了生物信息学分析,预测了L.starkeyi利用廉价复杂原料产微生物油脂的潜力。(2)基于L.starkeyi含18个淀粉酶基因,探讨了L.starkeyi利用木薯淀粉统合生物加工生产微生物油脂的性能。当L.starkeyi以100 g/L淀粉为唯一碳源发酵144 h,油脂浓度高达18.3 g/L。菌株可以将淀粉酶分泌到胞外,胞外淀粉酶活力最高达3.65 U/mL。(3)基于L.starkeyi含13个纤维素酶基因,探讨了L.starkeyi无需外加β-葡萄糖苷酶的同步糖化油脂发酵性能。研究发现,同步糖化发酵过程中,纤维素被有效降解并转化为油脂,发酵过程中无纤维二糖积累,很好地规避了葡萄糖效应。发酵144 h,纤维素转化率、油脂浓度和油脂得率分别为92.4%,9.1 g/L和0.197 g/g。当同步糖化发酵体系中外加大量β-葡萄糖苷酶时,纤维素转化率、油脂浓度和油脂得率分别仅为89.6%,7.7 g/L和0.172 g/g。菌株产的葡萄糖苷酶主要分布于胞质,糖苷酶活力最高达475.8 U/L。此外,在同步糖化发酵之前引入预水解步骤可明显提高发酵初期发酵液中糖浓度,缩短发酵时间。