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微生物油脂是生产生物柴油最具潜力的原料。微藻具有生长速度快和环境适应性强等突出优点,其中小球藻不仅可以通过光合作用将无机碳源转化为生物油脂储存在细胞内,而且可以利用有机碳源生长。粘红酵母是一种高含油微生物,生长周期短,能够利用糖蜜和甘油等有机废水,产出的油脂富含多不饱和脂肪酸。据此,本文选取小球藻和粘红酵母为研究对象,构建共培养体系产生物油脂,同时通过碳源和培养方式优化强化油脂积累。首先对比小球藻和粘红酵母共培养和单独培养的生物量和油脂产量,探究菌藻共培养体系的代谢产物变化;随后考察不同碳源初始质量浓度(葡萄糖:2、5、7、10 g/L;甘油:1、3、5、7 g/L;乙酸钠:2、5、7、10 g/L)对菌藻共培养生长、油脂积累的影响,确定最佳碳源浓度;最后通过氮限制、盐胁迫等环境压力和两阶段培养法强化油脂积累。本文得到的主要研究结果如下:(1)在外加葡萄糖5 g/L时,普通小球藻和粘红酵母共培养的生物量和油脂含量分别为3.40 g/L和25.30%,单独培养小球藻的生物量达到2.80 g/L,油脂含量26.60%,单独培养粘红酵母组的生物量和油脂含量分别为2.92 g/L和23.20%。菌藻共培养对微生物细胞油脂含量影响不大,能有效提高生物量导致油脂产量增加。两种微生物混合培养是共生关系,存在气体和物质交换,对细胞生长和脂质积累具有协同效应。(2)当外加碳源为葡萄糖时,最适碳源浓度为7 g/L,油脂含量为25.01%,油脂产量为1.05 g/L,单位时间产油效率为14.60 mg/(L·h);当外加碳源为甘油时,最佳碳源浓度为5 g/L,油脂含量为21.51%,油脂产量为0.63 g/L,单位时间产油效率为5.86mg/(L·h);当外加碳源为乙酸钠时,最佳碳源浓度为10 g/L,油脂含量为18.85%,油脂产量为0.74 g/L,单位时间产油效率为8.80 mg/(L·h)。最佳碳源浓度确定为外加葡萄糖7 g/L。利用气相色谱对油脂进行脂肪酸成分分析,发现三种外加碳源共培养获得的脂肪酸成分主要为C16-C18,符合生物柴油对碳链长度的要求。(3)菌藻共培养微生物在缺氮环境下能够生长,生物量达到1.20 g/L,油脂含量为24.00%。除缺氮条件,其他C/N条件下菌藻共培养获得的生物量随着C/N的增加而减少,但是油脂含量不断增加。其中C/N为5获得最大生物量4.10 g/L,C/N为40获得最大油脂含量31.00%。C/N为10获得最大油脂产量为0.90 g/L。(4)当培养基中NaCl浓度在2、5、10、20 g/L时,菌藻共培养的生物量分别为4.16、4.20、4.12和3.98 g/L。菌藻共培养的生物量与未添加NaCl组的生物量(3.98 g/L)差异不大。随着NaCl浓度的增加菌藻共培养的油脂含量增大,在NaCl浓度为20 g/L达到最大油脂含量40.90%,获得油脂产量为1.67 g/L。当NaCl添加浓度为30 g/L时,菌藻共培养的生长受到抑制,生物量为3.78 g/L。因此,共培养体系中适当添加NaCl能够有效提高微生物油脂产量。(5)两阶段共培养菌藻达到最大生物量7.50 g/L,油脂含量明显提高到50.00%,油脂产量达到3.75 g/L。两阶段培养法是一种有效的提高微生物油脂产量的方法。