Accumulation of a Cocoa-Butter-Like Lipid by Yarrowia lipolytica Cultivated on Agro-Industrial Residues
- 作者
- Seraphim Papanikolaou, Lionel Muniglia, Isabelle Chevalot, George Aggelis, Ivan Marc
- 单位
- Laboratoire des Sciences du Génie Chimique - C.N.R.S. - E.N.S.I.C./E.N.S.A.I.A. U.P.R. 6811; Laboratory of General and Agricultural Microbiology, Department of Agricultural Biotechnology, Agricultural University of Athens
- 杂志
- Current Microbiology（2002）
- 所属领域
- 发酵工程
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解决的核心问题
如何利用解脂耶氏酵母在农工废弃物（硬脂精、粗甘油和葡萄糖）上生产组成类似可可脂的单细胞油，并解决脂质中硬脂酸含量过高的问题。
研究策略
以饱和游离脂肪酸（硬脂精）与亲水碳源（甘油/葡萄糖）作为共底物进行发酵，通过改变底物配比和C/N比来调控脂质积累量及脂肪酸组成，从而获得可可脂类似物。
研究路线图
核心内容
该研究利用解脂耶氏酵母ACA-DC 50109，以硬脂精（饱和游离脂肪酸）与粗甘油或葡萄糖作为共底物进行发酵，通过调节底物配比和碳氮比，无需基因工程即可定向调控微生物脂质组成，生产组成类似可可脂的单细胞油。结果显示，最高单细胞油产量达3.4 g/L，脂质中硬脂酸占50–70%，棕榈酸15–20%，油酸7–20%，亚油酸2–7%；以甘油为共底物时脂质对底物得率达0.41 g/g，明显高于葡萄糖的0.23 g/g，同时柠檬酸最高分泌量达14 g/L。微生物优先摄取短链脂肪酸（C12:0、C14:0、C16:0），对硬脂酸（C18:0）有明显排斥，从而降低了脂质中硬脂酸含量，使其更接近可可脂的脂肪酸分布。该工作证明，利用廉价的农工副产物混合物作为共底物，可有效引导解脂耶氏酵母的代谢流向，积累具有预定组成的高价值油脂，为工业废弃物资源化利用生产可可脂替代品提供了可行且经济的策略。
创新点
利用工业副产物（硬脂精和粗甘油）作为共底物，通过底物组成而非基因工程手段定向调控微生物脂质组成，使硬脂酸含量降低至可可脂范围并提高不饱和脂肪酸比例。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Yarrowia lipolytica ACA-DC 50109 | 脂质积累/三酰甘油合成 | — | — | 催化 | 积累可可脂类似物单细胞油，最高产量3.4 g/L |
| Yarrowia lipolytica ACA-DC 50109 | 柠檬酸生物合成（TCA循环） | — | — | 催化 | 以甘油为共底物时柠檬酸产量最高达14 g/L，且Y_Cit/Glol=0.49 g/g |
关键发现
- 解脂耶氏酵母在硬脂精/粗甘油共底物条件下，最高单细胞油产量达3.4 g/L，柠檬酸最高分泌量达14 g/L
- 脂质中硬脂酸占50–70%（w/w），棕榈酸15–20%，油酸7–20%，亚油酸2–7%
- 以甘油为共底物时脂质对底物得率Y_L/S=0.41 g/g，以葡萄糖时Y_L/S=0.23 g/g
- 柠檬酸对甘油得率Y_Cit/Glol=0.49 g/g，对葡萄糖得率Y_Cit/Glc=0.23 g/g
- 积累的脂质中甘油三酯约占55%（w/w），游离脂肪酸35–40%（w/w）
- 微生物优先摄取C12:0、C14:0和C16:0，对C18:0有明显排斥。
研究结论
通过使用廉价的饱和脂肪、甘油和葡萄糖混合物作为共底物，可以引导解脂耶氏酵母的代谢方向，积累具有预定组成（如可可脂等效物）的脂质，为利用农工废弃物生产高价值油脂提供了可行策略。