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近些年,全球石油价格一再上涨,石油资源紧缺状况日益凸显,国际消息称,全球石油储量只够用40年,因此,可再生能源资源的开发与利用成为必然。生物柴油是以动植物油脂为原料与甲醇(乙醇)经过酯交换反应制得的长链脂肪酸酯,安全无毒、燃烧性好、可再生,可以作为石化燃料的替代品。在适宜条件下,某些微生物可在体内积累单细胞油脂,例如细菌、酵母和藻类等,尤其是产油脂酵母生长速率快,油脂含量高,具有广泛的应用前景。从实验室已有的7株圆红冬孢酵母(R. toruloides)中筛选得到一株油脂含量较高的菌株21167。采用单因子实验对该菌株产油脂培养基及发酵条件进行优化,得到最佳培养基配方为(w/v):8.0%葡萄糖,522碳氮比(0.04%酵母粉),0.1%KH2PO4,0.15%MgSO4·7H2O,0.02%(NH4)2SO4,0.005%CaCl2,0.001%FeCl3·6H2O,0.002%ZnSO4·7H2O,0.0002%MnSO4·H2O,培养基初始pH值为4.0。按10%(v/v)(OD600nm=30)的接种量,在28℃和180rpm下振荡培养120h。为降低生产成本,利用产淀粉酶扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera)IFO菌株水解木薯淀粉,以木薯淀粉水解液作为碳源进行分批发酵,菌体生物量达到22.0g/L,油脂含量达到63.4%(w/w)。对21167菌株产生的油脂进行脂肪酸成分分析,C16:0和C18:1总含量达到83.8%,说明该菌株产生的油脂主要成分为长链脂肪酸,可以作为合成生物柴油的原料。实验室获得了一株能产生高活力淀粉酶的扣囊复膜酵母(S. fibuligera)突变菌株A11-c,具有同时水解α-1,4和α-1,6-糖苷键的能力,非常适合水解木薯淀粉(木薯淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成)。为了实现木薯淀粉边水解边利用生产油脂,采用细胞固定化技术,将菌株A11-c细胞进行固定,并与游离的圆红冬孢酵母细胞混合培养。A11-c细胞将木薯淀粉水解转化为单糖,供圆红冬孢酵母细胞生产油脂。经正交实验分析,获得A11-c细胞最佳固定化条件(w/v):6.0%聚乙烯醇,2.5%海藻酸钠,3.0%氯化钙,pH值为8.0,4℃固定8h。固定化细胞最高淀粉酶活力可以达到325.3U/mL。经发酵罐120h联合培养之后,圆红冬孢酵母菌体生物量达到20.1g/L,油脂含量达到54.9%(w/w)。将上述实验获得的油脂与甲醇在NaOH催化剂作用下进行酯交换反应制备生物柴油。反应的工艺参数为:催化剂用量为油脂质量的1.0%,醇油摩尔比为6:1,在65℃下搅拌,反应1.0h,经三次酯交换反应,得到可以在空气中充分燃烧的生物柴油。