高级醇 · 代谢工程文献库

← 返回列表

Tailoring and optimizing fatty acid production by oleaginous yeasts through the systematic exploration of their physiological fitness

作者
Zeynep Efsun Duman-Özdamar, Vitor A. P. Martins dos Santos, Jeroen Hugenholtz, Maria Suarez-Diez
单位
Bioprocess Engineering, Wageningen University & Research; Laboratory of Systems and Synthetic Biology, Wageningen University & Research; LifeGlimmer GmbH; Wageningen Food & Biobased Research, Wageningen University & Research
杂志
Microbial Cell Factories（2022）
DOI
10.1186/s12934-022-01956-5
所属领域
代谢工程
关键词
Carbon to nitrogen ratioLipid accumulationMicrobial oilOleaginous yeastsResponse surface methodology
阅读原文
查看 PDF 原文

解决的核心问题

替代棕榈油的需求迫切，但产油酵母的脂质积累量和特定脂肪酸含量不足，缺乏系统优化培养条件以实现高效定制化脂肪酸生产的方法。

研究策略

采用响应面方法（RSM）设计实验，系统考察C/N比和温度对两种产油酵母（Cutaneotrichosporon oleaginosus和Yarrowia lipolytica）的生长、脂质积累及脂肪酸组成的影响，并结合主成分分析（PCA）解析脂肪酸谱的变化规律。

研究路线图

100%
研究问题：产油酵母脂质积累量与特定脂肪酸含量不足
策略：RSM实验设计，系统考察C/N比与温度的协同效应
关键改造：双菌株体系评估（C. oleaginosus 与 Y. lipolytica）
关键改造：PCA降维解析脂肪酸谱变化规律
结果1：RSM确定最优培养条件（C/N 175、30°C；C/N 140、21°C）
结果2：脂质产量提升71%与66%，最高脂质含量51.17%和19.03%
结果3：温度调控不饱和/饱和脂肪酸及链长（+14%/+31%不饱和比例）
结果4：验证最优条件，生物量达5.35和5.07 g/L
结论：实现定制化脂肪酸生产，为替代棕榈油提供平台
Text is not SVG - cannot display

下载 .drawio 源文件

核心内容

针对棕榈油替代需求，该研究以产油酵母Cutaneotrichosporon oleaginosus和Yarrowia lipolytica为对象，利用响应面方法系统考察碳氮比和温度对生长、脂质积累及脂肪酸组成的协同影响，并结合主成分分析解析脂肪酸谱变化规律。结果表明，C. oleaginosus在C/N 175 g/g、30°C下脂质产量较所有测试条件均值提高71%，最优时脂质含量达51.17%±0.66%，生物量5.35±0.28 g/L；Y. lipolytica在C/N 140 g/g、21°C下提高66%，脂质含量19.03%±0.37%，生物量5.07±0.16 g/L。温度下调使不饱和脂肪酸比例分别增加14%和31%，高温则使长链饱和脂肪酸增加3%和1.5%。研究证明碳氮比与温度可显著调控脂质产量及脂肪酸饱和度与链长，为可持续替代棕榈油的定制化脂肪酸生产平台提供了系统优化策略和定量依据。

创新点

首次系统评估C/N比与温度的协同效应对两种产油酵母脂质生产的影响；利用PCA对脂肪酸组成变化进行降维分析，揭示温度与C/N比对脂肪酸饱和度和链长的调控作用；确定了显著提高脂质产量的最优培养条件组合。

研究对象（2）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Cutaneotrichosporon oleaginosus ATCC 20509 脂肪酸生物合成与脂质积累 — — — 产油酵母，最高脂质含量可达生物量的70%，本研究优化培养条件显著提高脂质积累。
Yarrowia lipolytica DSM 1345 脂肪酸生物合成与脂质积累 — — — 产油酵母，食品安全级，最高脂质含量约40%，低温下生长和脂质积累增强。

关键发现

  1. 通过RSM确定C. oleaginosus的最优条件为C/N 175 g/g、30°C，Y. lipolytica为C/N 140 g/g、21°C；相比所有测试条件的平均脂质积累，产量分别提高71%和66%。在最优条件下验证，C. oleaginosus脂质含量达51.17%±0.66%（g/g），生物量为5.35±0.28 g/L；Y. lipolytica脂质含量达19.03%±0.37%，生物量为5.07±0.16 g/L。温度从高到低切换使不饱和脂肪酸比例增加，C. oleaginosus增加14%，Y. lipolytica增加31%；高温培养使更长链饱和脂肪酸增加，分别增加3%和1.5%。C. oleaginosus在C/N
  2. 30°C时脂质含量最高达47.41%，Y. lipolytica在C/N
  3. 25°C时最高达18.51%。

研究结论

C/N比和温度显著影响两种产油酵母的脂质积累和脂肪酸组成，通过RSM优化的条件可大幅提高脂质产量，并通过调节温度实现脂肪酸饱和度与链长的定向调控，为可持续替代棕榈油的定制化脂肪酸生产平台奠定基础。