解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)是一种非传统酵母菌,发酵产物众多,之前一直作为产油菌株为人们所熟知[3]。Y. lipolytica在特定条件下(如高碳氮比的培养基中)可产生大量柠檬酸,其产量可与A. niger相媲美,因而是柠檬酸发酵领域独具潜力的A. niger替代菌株。与A. niger相比,Y. lipolytica具有原料范围广、环境敏感度低等特点,可利用很多工农业废弃物或粗原料,且该菌的发酵工艺更为安全环保,能有效缓解目前柠檬酸发酵面临的环境及社会压力。此外,该菌遗传稳定性高,有利于基因改造。Y. lipolytica作为一种公认的符合现代生产理念的柠檬酸发酵菌株,近年来受到研究者的广泛关注[2, 4]。源]自=优尔^`论\文"网·www.youerw.com/
目前,随着柠檬酸以及可替代资源需求的增长,人们正努力探索更为经济的发酵底物,因而柠檬酸发酵碳源的发掘成为近年来研究的主题。研究表明,柠檬酸生产菌株A. niger发酵柠檬酸的最佳碳源是蔗糖。Y. lipolytica由于自身含有脂肪酶,能够分解油脂(该菌也因此而得名),故其生产柠檬酸的最佳碳源是油脂类。上世纪60、70年代,油脂及其副产物价格较为低廉,因此酵母菌发酵油脂成为柠檬酸工业生产的备用途径。近年来随着资源紧缺现象的愈演愈烈,该途径的低成本生产优势在不断减少[1]。地沟油也称泔水油或潲水油,通常意义的地沟油是指餐饮业的烹调残油、剩菜(通称泔水) 等含油脂的废水流入下水道,经油水分离器或者隔油池分离后产生的不可再食用的油脂。随着我国的餐饮业规模日益扩大,餐饮废水中排出的废油脂日益增多,不仅造成城市环境的严重污染,而且产生了废油脂非法回收提炼回流食品市场的不法现象。地沟油含有多种有毒有害成分,具有很强的致癌性,但由于其价格低廉,地沟油回流至餐饮业的不法现象屡禁不止,给社会带来巨大危害,因此地沟油的规范化管理及合理化利用成了重要的社会问题。如今,在中国每年能够产生5亿吨的地沟油[6],因而如何合理利用地沟油成了当务之急。
地沟油作为一种可再生的低成本原材料,其主要成分是甘油三酯[7],在酶的作用下,甘油三酯水解成甘油和脂肪酸[8],二者皆能在 Y. lipolytica的线粒体中通过TCA循环生成柠檬酸(图1)。在之前的研究中我们发现,Y. lipolytica发酵柠檬酸的一个重要缺点是副产物异柠檬酸产量过高,而Y. lipolytica以油脂为原料发酵柠檬酸的过程中,除了副产物异柠檬酸的累积外,还常常伴随着胞内油脂的形成(图1),这使得柠檬酸的产率受到影响。目前,人们对酵母菌利用地沟油进行柠檬酸的生产的研究仍较为欠缺,尚未见通过抑制副产物生成提高柠檬酸产率的相关报道。基于此,本研究以Y. lipolytica SWJ-1b为发酵菌株,以地沟油为生产原料,通过条件优化,降低发酵过程中的副产物——异柠檬酸及胞内油脂的合成,并探究抑制副产物生成对该菌柠檬酸的发酵产率的影响,进一步提高地沟油发酵柠檬酸产率。