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花生四烯酸(Arachidonic acid,ARA)即5,8,11,14-二十碳四烯酸,属于ω-6系列长链多不饱和脂肪酸,是人体必需脂肪酸之一。ARA是人体前列腺素、凝血恶烷和白三烯合成的重要前体,具有多种生物活性,广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。目前ARA最好的生产方法是高山被孢霉发酵法,其研究工作主要涉及菌种诱变和培养条件优化。随着菌种的改良、发酵技术的进步及市场需求的增加,ARA的产量将逐年提高,进而伴随着高山被孢霉菌体残渣即菌粕的大量增加,如何实现菌粕的高效利用将成为今后面临的主要问题。本研究以干法造粒提油为基础,获得的干菌粕可以作为氮源添加到高山被孢霉培养基中实现再利用,开发一种绿色循环工艺。 本文确立了干法造粒提油工艺流程及影响每克干菌体油脂得率和正己烷回收率的重要参数。控制菌体含水量约5%-10%时进行粉碎破壁,调节破壁菌体的含水量达20%-25%时进行造粒。综合对比提油工艺流程中各参数,选取造粒直径、正己烷添加量和萃取时间三个重要参数进行研究。设计单因素和正交实验考察各因素对每克干菌体油脂得率和正己烷回收率的影响。随着造粒直径的增加,每克干菌体油脂得率和正己烷回收率先增加后降低;正己烷添加量和萃取时间与每克干菌体油脂得率呈正相关关系,但增加的趋势减少,而正己烷回收率先增加后降低。正交实验结果表明,当造粒直径为1.2 mm、正己烷添加量为100 mL即正己烷的体积与颗粒的质量比为20∶1、萃取时间为5h时,每克干菌体的油脂得率和正己烷的回收率达到最大值,分别为0.5594 g和90%。研究了碱性蛋白酶酶解菌粕对ARA发酵规律的影响。菌粕分别经60目、70目和80目标准筛筛分,碱性蛋白酶酶解后,以不同比例(10%-100%)替代培养基中氮源进行摇瓶发酵,周期8天。筛分目数和菌粕替代比例对生物量的影响较小,维持在30.5 g/L。三种标准筛筛分下,油脂产量均在菌粕替代比例为40%-60%时达到最佳,其中80目标准筛筛分下的油脂含量和浓度达到最大值(55%、17 g/L)。60目标准筛筛分下,随着菌粕替代比例的增加,ARA产量逐渐降低,而70目和80目标准筛筛分下,ARA产量逐渐升高。80目标准筛筛分,菌粕替代比例为60%-100%时,ARA含量和浓度达到最大值(43%、7.0 g/L),与未加菌粕的对照组发酵结果基本一致。但是随着菌粕替代比例的增加,发酵液中残留的菌粕增多,菌体形态受到影响,进而延长了发酵周期。为了提高发酵水平和稳定性,以复合酶代替碱性蛋白酶酶解菌粕。发酵液中菌粕残留量减少,发酵周期缩短到7天。70目和80目标准筛筛分时,复合酶酶解下的生物量维持在31 g/L。两种酶解方式的油脂产量基本相同,但复合酶酶解时油脂含量和浓度更加稳定,利于工业化生产。60目标准筛筛分、10%-30%替代比例时,ARA含量达到最大值48%;而80目标准筛筛分、50%-70%替代比例时,ARA浓度达到最大值7.0g/L。