張國玲，杜 偉，劉德華

（清華大學(xué)化學(xué)工程系應(yīng)用化學(xué)研究所，北京100084）

隨著自然資源和化石能源的消耗以及日益嚴重的環(huán)境問題，清潔可再生能源生物柴油，作為化石資源的可替代品，越來越受到各方的關(guān)注。生物柴油是有機脂肪酸酯類物質(zhì)，通常由植物油或者動物脂肪等油脂類物質(zhì)與短鏈醇經(jīng)過酯交換反應(yīng)得到[1]。生物柴油具有很多引人注目的優(yōu)勢，如原料來源廣泛、可再生，燃燒充分，對環(huán)境友好等，這些優(yōu)勢使得生物柴油具有很強的競爭力[1]。

目前我國生物柴油企業(yè)主要利用酸化油、地溝油、潲水油等作為生產(chǎn)生物柴油的原料，但這些低品質(zhì)油脂的有效收集和運輸存在較大問題，而且價格波動也較大，這已成為限制我國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要的制約因素之一。因此開發(fā)非食用油脂，如微生物油脂等，用于生物柴油的制備是近年來的研究熱點[2]。微生物油脂（單細胞油脂），是指由微生物在一定條件下產(chǎn)生并儲存在菌體內(nèi)的甘油脂[3]。微生物生產(chǎn)油脂具有繁殖速度快，生產(chǎn)周期短，以及不受場地、氣候變化影響等優(yōu)點[3]。來自美國國家可再生能源實驗室的報告指出，微生物油脂發(fā)酵可能是生物柴油產(chǎn)業(yè)和生物經(jīng)濟的重要研究方向[4]。研究表明，酵母、薇藻、細菌、霉菌等微生物在適當(dāng)條件下，可在菌體內(nèi)產(chǎn)生積累大量油脂，其中，油脂酵母因其高產(chǎn)油能力而受到廣泛關(guān)注[5]。

酵母油脂的主要成分是甘油三酯，油脂的組成與植物油相似，研究表明酵母油脂可被用于生物柴油的制備[6]。為促進酵母油脂在生物柴油制備中的應(yīng)用，目前大多研究主要集中于優(yōu)化酵母油脂培養(yǎng)條件以及對酵母油脂合成關(guān)鍵基因進行解析，以提高酵母油脂含量，降低培養(yǎng)成本。研究表明，酵母油脂的積累受到發(fā)酵條件的影響，如培養(yǎng)基中的碳氮比、溫度、pH 值、氧氣含量、微量元素等，優(yōu)化發(fā)酵過程以及尋求廉價碳源，對酵母油脂作為制備生物柴油的原料具有重要意義；同時，利用基因工程以及代謝工程對酵母菌株進行改造以提高酵母產(chǎn)油能力，具有極大的發(fā)展?jié)摿7]。另外，研究表明，由甘油二酯（DAG）生成甘油三酯（TAG）是TAG合成過程中的限速步驟[6]，對該過程中的關(guān)鍵基因進行解析是促進酵母油脂合成的關(guān)鍵。本文主要綜述了酵母油脂的組成及油脂合成影響關(guān)鍵因素以及酵母油脂用于生物柴油制備的研究進展，并對酵母油脂用于生物柴油制備的有關(guān)前景進行了展望。

1 酵母油脂組成

隱球酵母屬（Cryptococcus）、紅酵母屬（Rhodotorula）、油脂酵母屬（Lipomyces）、絲孢酵母屬（Trichosporon）、耶氏酵母屬（Yarrowia）等在一定條件下均可積累油脂[8]。在限氮培養(yǎng)基中，Rhodosporidium sp.可以積累高達細胞干重70%以上的油脂[9]，Crptococcus sp.可以積累超過細胞干重60%的油脂[10]。根據(jù)文獻報道，酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂可分兩個階段：菌體增殖期和油脂積累期[11]。在細胞增殖期，酵母需要消耗培養(yǎng)基中豐富的碳源和氮源，以保持菌體旺盛的代謝和增殖過程。當(dāng)培養(yǎng)基中碳源充足而氮源缺乏時（高碳氮比），菌體細胞分裂速度迅速下降，細胞中的代謝活動以合成油脂為主，這個時期稱為油脂積累期。在油脂積累期，酵母基本上不再進行細胞增殖，而是將過量的碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂類。

酵母油脂的脂肪酸組成以C16、C18系脂肪酸為主[12]，如棕櫚酸（16∶0），油酸（18∶1），亞油酸（18∶2）等，與大豆油（棕櫚酸6%～8%，油酸25%～36%，亞油酸52%～65%，亞麻油酸2%～3%，硬脂酸3%～5%，花生酸0.1%～0.4%）、棕櫚油（棕櫚酸約67%，油酸約17%，亞油酸約4%，硬脂酸約5%）等植物油的主要組成相似，可被用作生物柴油的原料油。

2 酵母油脂合成影響關(guān)鍵因素

研究表明，酵母油脂的合成主要受培養(yǎng)參數(shù)以及油脂合成過程中的關(guān)鍵酶及基因限制。培養(yǎng)基中的碳氮比、溫度、pH 值、氧氣含量、微量元素等都會影響到酵母油脂的合成，其中，碳氮比是影響酵母油脂合成的重要因素，有研究報道，當(dāng)碳氮比從25 提高至70，酵母油脂含量可由18%增加至46%[13]。高碳氮比有利于油脂合成，為尋找合適的廉價碳源降低酵母油脂合成的成本，研究酵母對不同碳源的利用十分必要。同時，從代謝途徑探究影響油脂合成的關(guān)鍵基因，可以為改造菌體、提高酵母的產(chǎn)油能力提供基礎(chǔ)依據(jù)。

2.1 酵母油脂合成中的關(guān)鍵酶和基因

酵母油脂的合成代謝中，ATP∶檸檬酸裂解酶（ACL）和蘋果酸酶（ME）被認為是兩個關(guān)鍵酶[14]。當(dāng)?shù)慈狈r，油脂積累被過程被激活，AMP 脫氨酶活性增加，使得AMP 轉(zhuǎn)化為IMP 和NH4+，隨著AMP 濃度的下降，細胞的代謝及相關(guān)過程發(fā)生了改變[15]。AMP 濃度降低，使得細胞線粒體中的異檸檬酸脫氫酶（ICDH）活性降低或失活，這是因為在油脂酵母中，ICDH 是完全依賴AMP 的，ICDH 活性改變后，異檸檬酸通過蘋果酸/檸檬酸轉(zhuǎn)移酶，由線粒體內(nèi)運出至細胞溶質(zhì)中，然后在ACL 的催化下，裂解為乙酰輔酶A 和草酰乙酸[14]。ACL 活性與酵母中油脂積累有密切的聯(lián)系，ACL 是油脂積累的前提，但是具有ACL 的酵母并不一定是油脂酵母[16]。

在脂肪酸合成中過程中，不僅需要有ACL 催化反應(yīng)所提供的乙酰輔酶A，還需要足夠的NADPH。ME 催化蘋果酸氧化脫羧，生成丙酮酸以及NADPH，這一過程產(chǎn)生的NADPH 只占總NADPH 的15%，但脂肪酸合成幾乎只能利用這一部分NADPH，當(dāng)ME 的活性被抑制時，油脂積累也隨之下降，油脂積累的多少與ME 緊密相關(guān)[17]。研究細胞內(nèi)ACL 和ME 的代謝調(diào)控，將有助于對油脂酵母進行改良，通過基因調(diào)控手段來提高油脂積累水平。

圖1 酵母S.cerevisiae 中由G-3-P 和DHAP 合成TAG 的代謝途徑

酵母所產(chǎn)油脂中，TAG 約占80%以上[17]。TAG由DAG 在甘油二酯?；D(zhuǎn)移酶（DAGAT）的催化下，通過酰化反應(yīng)生成，該步驟是TAG 合成過程的限速步[6]。為進一步解析DAG 到TAG 過程中的關(guān)鍵基因，目前主要研究集中于基因背景清楚的啤酒酵母 Saccharomyces cerevisiae TAG 合成途徑（圖1）。

在S.cerevisiae 中，DAG 可在磷脂-甘油二酯?；D(zhuǎn)移酶（PDAT）的催化下，以磷脂為酰基供體，生成TAG，PDAT 由LRO1 基因編碼。DAG 也可在由DGA1基因編碼的?；o酶A-甘油二酯?；D(zhuǎn)移酶（DGAT）的催化下，以?；o酶A 為?；w，生成TAG[18]；這一過程中，由ARE1 和ARE2 基因編碼的酰基輔酶A-甾醇甘油二酯酰基轉(zhuǎn)移酶（ASAT）也表現(xiàn)出微弱的活性[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)，在酵母細胞S.cerevisiae 的TAG 合成過程中，過量表達LRO1 基因可以使TAG 含量增加[21-22]。對處于生長穩(wěn)定期的S.cerevisiae 細胞的研究發(fā)現(xiàn)，在缺少DGA1、ARE1 和ARE2 基因，而只表達LRO1 基因時，TAG 的合成水平為野生菌株的38%；然而，在敲除LRO1 基因的菌株中，TAG 的含量雖有所減少，但減少量不明顯[18]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，敲除處于對數(shù)生長期的S.cerevisiae 的LRO1 基因后，TAG 含量與野生株相比顯著下降[22]。這表明LRO1 基因與TAG 合成有關(guān)，并且主要影響處于對數(shù)生長期的細胞中的TAG 合成。

然而，對處于穩(wěn)定期的S.cereviseae 細胞研究發(fā)現(xiàn)，在缺少LRO1、ARE1 和ARE2 基因，只表達DGA1 基因時，TAG 的合成水平為野生菌株的87%，因此研究者認為在處于穩(wěn)定期的S.cereviseae 細胞中，DGA1 基因是影響TAG 合成的主要基因。進一步對敲除DGA1 基因的菌株的研究結(jié)果也表明，TAG 含量以及脂肪酸總量與野生株相比顯著下降，因此在S.cereviseae 酵母的穩(wěn)定期，DGA1 基因?qū)AG 合成發(fā)揮主要作用[18]。然而，也有研究表明，不同酵母細胞中DGA1 基因?qū)AG 合成的影響也有差異[23]。在Schizosaccharomyces pombe 細胞中發(fā)現(xiàn)，敲除DGA1 基因后，TAG 的含量與野生株相比并沒有差別，這主要是由于在它的TAG 合成過程中，如果缺少一種TAG 合酶，另一種酶會作出相應(yīng)的補償[23]。

另外，研究發(fā)現(xiàn)，不同碳源對DGA1 基因表達也有較大影響。在Y.lipolytica 酵母中，敲除DGA1基因后，以葡萄糖為碳源的菌體內(nèi)TAG 含量為野生株的90%，而以油酸為碳源的菌體內(nèi)TAG 含量與野生株相比略有增加。進一步敲除LRO1 和DGA1基因后，以葡萄糖為碳源的菌體內(nèi)TAG 含量降至野生株的30%，而以油酸為碳源的菌體內(nèi)TAG 含量則為野生株的85%[23]。將處于對數(shù)生長期和穩(wěn)定期的Y.lipolytica 細胞進行比較，發(fā)現(xiàn)Lro1p 活性下降了25%，而Dga1p 活性增加了20%[23]，這說明處于對數(shù)生長期的細胞內(nèi)TAG 積累主要受LRO1 基因調(diào)控，而處于穩(wěn)定期的細胞內(nèi)TAG 積累主要受DGA1基因調(diào)控，與S.cerevisiae 中的情況一致。

還有研究表明，LRO1、DGA1、ARE1 和AREI2基因不僅與酵母中的TAG 合成過程有關(guān)，還對TAG的脂肪酸組成有影響。對于S.cerevisiae 中的LRO1、DGA1，ARE1 和ARE2 基因，只表達DGA1 基因時，脂肪酸組成與野生菌中的情況十分相似，而在只表達LRO1、ARE1 或ARE2 基因時，菌體中的脂肪酸組成則發(fā)生明顯改變，菌體中積累大量異油酸，棕櫚油酸含量也有所增加，而棕櫚酸含量減少[18]。另外，當(dāng)缺少DGA1 基因編碼的酶時，酵母細胞中脂肪酸組成也會發(fā)生改變，這可能是受到菌株中TAG合成減少的影響[18]。綜上所述，LRO1、DGA1、ARE1和ARE2 基因同油脂合成有非常強的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這些關(guān)鍵基因在不同酵母合成油脂過程中的作用是否具有普適性還有待于進一步考察。

2.2 利用不同碳源合成酵母油脂

除了從代謝途徑上解析關(guān)鍵酶和基因，還有大量研究集中于優(yōu)化培養(yǎng)條件以提高酵母油脂的合成。其中，碳源是影響酵母油脂培養(yǎng)成本的重要因素，探討利用廉價碳源進行酵母油脂培養(yǎng)是近年來的研究熱點。一些廉價碳源如甘油、能源作物以及木質(zhì)纖維素水解液等可作為酵母油脂的培養(yǎng)碳源（如表1）。

甘油是生物柴油生產(chǎn)、油脂皂化、酒精飲品制造等行業(yè)的主要副產(chǎn)物，對甘油的回收利用受到研究者們越來越多的關(guān)注。作為可再生資源之一，甘油可作為碳源用于酵母培養(yǎng)。對C.curvatus 的研究發(fā)現(xiàn)，利用粗甘油作為碳源，進行兩階段高密度培養(yǎng)，在生長階段胞的脂肪酸組成主要為C18∶2（亞麻油酸），是膜脂的主要成分；而在油脂積累階段，細胞脂肪酸的主要組成為C18∶0（硬脂酸）和C18∶1（油酸），是積累TAG 的主要成分。在優(yōu)化的條件下，細胞干重可達69 g/L，油脂含量為48%[24]。研究者還將脫油后的酵母細胞加入培養(yǎng)基中作為碳源循環(huán)使用，使得整個過程更為經(jīng)濟[24，31]。酵母Y.lipolytica 也可利用甘油作為碳源，并且生長狀況良好。在含有甘油的限氮培養(yǎng)基中生長時，油脂積累量隨甘油濃度增加而增加，最大油脂含量為31%，與穩(wěn)定期相比，生長初期的酵母油脂中飽和脂肪酸含量較高[25]。

表1 廉價碳源用于酵母油脂合成

一些能源作物如木薯、菊芋等也可作為酵母油脂合成的碳源來源。木薯廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)，對于疾病和干旱有較強的抵御能力，能夠在貧瘠的土地上生長，木薯粉含有約20%的直鏈淀粉和約80%的支鏈淀粉，可以水解為葡萄糖和低聚麥芽糖，被認為是用于制備生物柴油的重要原料來源。Li 等[26]利用木薯粉水解液培養(yǎng)酵母 R.mucilaginosa，在批次發(fā)酵和間歇補料發(fā)酵下油脂含量分別達到47.9%和52.9%。Wang 等[27]利用含木薯粉水解液的培養(yǎng)基培養(yǎng)R.toruloides 以制備油脂。在含木薯粉水解液8%的培養(yǎng)基中，油脂含量可達到63%。菊粉是天然果聚糖的混合物，作為植物根、莖中的貯藏多糖之一，含量十分豐富。近來菊粉作為可再生原料收到了人們的關(guān)注，然而，野生油脂酵母不能分泌菊粉酶，因而不能直接利用菊粉，需要利用菊粉酶將菊粉水解為還原糖。Zhao 等[28]分別利用菊芋浸膏和菊粉水解液培養(yǎng)R.toruloides，細胞油脂含量可達到40%和56.5%。Zhao 等[29]在Y.lipolytica 中表達菊糖酶基因INU1，使得菊粉可以被酵母直接利用，在搖瓶發(fā)酵實驗中，Y.lipolytica 利用菊粉作為碳源積累油脂達46.3%；在2-L 發(fā)酵實驗中，Y.lipolytica 分別利用菊粉和菊芋塊莖浸膏，積累油脂達48.3%和50.6%。

木質(zhì)纖維素原料是自然界中最為豐富的有機物，可用作酵母發(fā)酵的碳源。以玉米秸稈為例，其主要成分為纖維素（37.5%），半纖維素（22.4）和木質(zhì)素（17.6%）[32]，充分水解得到的混合糖中葡萄糖和木糖的質(zhì)量比約為2∶1[33]。然而許多酵母并不能直接利用五碳糖進行發(fā)酵，某些酵母，盡管具有代謝五碳糖的能力，但是利用率較低。并且用混合糖作為碳源時，酵母往往優(yōu)先利用更易于被代謝的葡萄糖，木糖代謝處于抑制狀態(tài)，只有當(dāng)葡萄糖消耗到一定濃度以下，才啟動對木糖的代謝[34]。另外，木質(zhì)纖維素水解液中含有抑制物，如醛類、酮類、酚類和有機酸類[35]。這些抑制物會對酵母的生長和發(fā)酵產(chǎn)生不利影響，降低酵母對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，抑制目的產(chǎn)物的生成[36]。因此研究酵母對木糖或混合糖的利用以及對木質(zhì)纖維素水解液中抑制因子的耐受性，對酵母發(fā)酵具有重要意義。

孔祥莉等[37]研究了酵母L.starkeyi 對木糖和混合糖的利用能力，發(fā)現(xiàn)該菌株利用木糖進行發(fā)酵時的產(chǎn)油能力與葡萄糖相當(dāng)，并且可以同時轉(zhuǎn)化混合糖。以木糖作為碳源時，96 h 后菌體的油脂含量達到52.6%；以混合糖作為碳源時，120 h 后菌體的油脂含量達到52.6%[37]。楊登峰等[38]篩選獲得可用木質(zhì)纖維素作為原料生產(chǎn)乙醇的酵母菌株P(guān)ichia caribbica。以木糖作為碳源時，木糖利用率為94.7%；以混合糖作為碳源時，木糖和葡萄糖利用率分別為94.2%和95.6%。Agbogbo 等[39]考察了用于乙醇生產(chǎn)的酵母P.stipitis 對混合糖的利用，隨著混合糖中木糖比例提高，細胞生長速度變緩，產(chǎn)物乙醇的得率略有上升。還有研究者提出可以通過構(gòu)建重組菌來有效代謝五碳糖和六碳糖，將戊糖途徑引入代謝己糖良好的油脂酵母中，將產(chǎn)油脂關(guān)鍵酶引入能夠代謝混合糖的酵母菌種中[36]，或是通過原生質(zhì)體融合獲得新菌株[40]，使得木質(zhì)纖維素被高效利用。編碼木糖還原酶的XYL1 基因和編碼木糖醇脫氫酶的XYL2 基因是真菌木糖轉(zhuǎn)化途徑中的關(guān)鍵基因[41]，徐勇等[41]將XYL1 和XYL2 基因在S.cerevisiae 中表達，使之具有木糖還原酶和木糖醇脫氫酶的活性。重組菌株可以木糖作為唯一碳源，乙醇得率達到理論值的37%。編碼木糖異構(gòu)酶的XYLA基因是細菌木糖代謝途徑中的關(guān)鍵基因[42]。Walfridsson 等[43]首 次 將Thermus thermophilus 的XYLA 基因在S.cerevisiae 中表達，但由于木糖異構(gòu)酶的最適反應(yīng)溫度與發(fā)酵溫度不同以及重組酶的表達活性較低等原因，木糖異構(gòu)酶的的活性僅為最適條件下的4%。涂振東等[40]利用原生質(zhì)體融合和誘變育種的方法，得到了5 株P(guān). guillermondii 和Candida shehatea 的突變菌株，其乙醇產(chǎn)量分別提高了37.7%、30.9%、15.7%、84.9%、47.1%。

研究開發(fā)對木質(zhì)纖維素水解液中抑制物耐受的酵母菌種，或是對木質(zhì)纖維素水解液進行預(yù)處理，降低抑制物對菌株的不利影響，也是提高酵母對木質(zhì)纖維素利用效率的重要方面[44]。Limtong 等[45]研究了C.shehatae，P.stipitis 和Pachysolen tannophilus對醋酸的耐受性，當(dāng)培養(yǎng)基中添加0.5%的醋酸，pH值為4.1 時，只有P.tannophilus 仍表現(xiàn)出活性；當(dāng)培養(yǎng)基中醋酸的添加量為1%，pH 值為3.7 時，所有菌株的生長都受到抑制。Zhao 等[46]研究了S.cerevisiae、P.stipitis 和Pachysolen tannophilus 對糠醛和糠醇的耐受性，糠醛和糠醇均會對三株酵母菌株產(chǎn)生抑制作用，并且糠醛的毒性更大，可利用木糖進行發(fā)酵的酵母 P. stipitis 和 Pachysolen tannophilus 對糠醛更為敏感。Huang 等[30]首次利用硫酸處理過的稻稈水解液培養(yǎng)T.fermentans，在未經(jīng)脫毒處理的水解液中，酵母油脂含量非常低；經(jīng)過預(yù)處理除去水解液中的抑制物，在培養(yǎng)8 天后生物量可達28.6 g/L，油脂含量40.1%。因此，研究酵母對混合糖的高效利用，通過菌種改造和對木質(zhì)纖維素水解液的預(yù)處理，提高菌株對抑制因子耐受力，是未來工業(yè)生物技術(shù)值得關(guān)注的領(lǐng)域之一，也是木質(zhì)纖維素資源得以高效利用的前提。

綜上，探討利用包括木質(zhì)纖維素在內(nèi)的廉價碳源進行酵母油脂合成對降低油脂培養(yǎng)成本極為關(guān)鍵。進一步研究可集中于篩選優(yōu)良菌株、對菌種進行改造以進一步提高其發(fā)酵性能以及優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計等以促進廉價碳源在酵母油脂合成中的應(yīng)用。

3 酵母油脂制備生物柴油研究進展

根據(jù)所用催化劑的不同，制備生物柴油的方法主要集中于均相堿催化、酸催化和生物酶催化。同其它動植物油脂一樣，酵母油脂經(jīng)過酯交換反應(yīng)即可轉(zhuǎn)化成生物柴油，但目前對酵母油脂用于生物柴油制備的研究報道仍十分有限，各催化條件下不同酵母油脂制備生物柴油的得率如表2 所示。

均相堿催化方法是生物柴油制備過程中廣泛使用的生產(chǎn)工藝，具有反應(yīng)速率快，產(chǎn)物得率高等優(yōu)點[52]，但在反應(yīng)中需要嚴格控制油脂中游離脂肪酸和水分的含量，減少副反應(yīng)的發(fā)生。有學(xué)者探討了利用均相堿催化工藝轉(zhuǎn)化酵母油脂制備生物柴油的可能。Wang 等[27]利用堿催化法轉(zhuǎn)化酵母R.toruloides 的油脂時發(fā)現(xiàn)，超過85%的油脂可被轉(zhuǎn)化為生物柴油，并且生物柴油燃燒狀況良好。Wu 等[47]利用T.capitatum 積累的油脂進行堿催化反應(yīng)，在醇油摩爾比為6∶1 時，甲酯得率達到了92%，并且生物柴油的冷濾點為-15 ℃，這為研究制備高質(zhì)量的生物柴油提供了有效依據(jù)。Thiru 等[24]將酵母C.curvatus 中提取的油脂進行預(yù)處理，然后使用30%的甲醇鈉進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，2 h 后生物柴油得率達到90%。在酵母油脂的提取和儲存過程中，由于受諸多因素影響，往往會導(dǎo)致酵母油脂里含有一定量的游離脂肪酸。有研究者利用游離脂肪酸含量較高的酵母L.starkeyi 的油脂進行兩步法轉(zhuǎn)化，首先使用甲醇進行預(yù)酯化，然后通過堿法催化進行酯化反應(yīng)制備生物柴油[53]。還有研究者使用兩步法轉(zhuǎn)化酵母T.fermentans 的油脂，醇油摩爾比為6∶1，反應(yīng)1 h后得率達到了92%[48]。在均相堿催化下，酵母油脂制備生物柴油的得率在短時間內(nèi)即可達到較高水平。

表2 酵母油脂制備生物柴油

也有學(xué)者嘗試利用酸催化的工藝將富含游離脂肪酸的酵母油脂轉(zhuǎn)化成生物柴油，避免了堿法催化含酸油脂時的預(yù)酯化步驟，但酸法催化油脂制備生物柴油的反應(yīng)時間相比堿催化方法有所延長。Dai等[49]利用硫酸催化從酵母R.gutinis 中提取的油脂，在醇油摩爾比為30∶1，反應(yīng)5 h 后，生物柴油得率可達81.7%，并且與植物油制備得到的生物柴油組成相似。另外，為降低由酵母油脂制備生物柴油過程的成本，有研究者除去了從酵母中提取油脂的步驟。Liu 等[50]用硫酸催化酵母L. starkeyi 和R.toruloides，直接進行甲醇解反應(yīng)制備生物柴油，20 h 后得率分別達到96.8%和98.1%。

近年來，環(huán)境友好的酶法工藝轉(zhuǎn)化可再生油脂制備生物柴油引起了人們的關(guān)注[54]。酶法制備生物柴油的反應(yīng)條件溫和，整個反應(yīng)過程中無有害物產(chǎn)生，不會對環(huán)境造成影響，產(chǎn)物與甘油通過靜置即可分離。里偉等[51]嘗試了生物酶催化R.toruloides酵母油脂制備生物柴油，反應(yīng)分別在無溶劑體系和叔丁醇介質(zhì)體系中進行，生物柴油得率可達90%。但利用酶法工藝也存在一些不足，如酶的成本較高，容易失活，重復(fù)使用的次數(shù)有限，這些問題都亟需研究者探尋合理的應(yīng)對措施與解決方法。

綜上，在不同催化方法下，酵母油脂均可被利用進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，這為制備生物柴油提供了更加廣泛的原料來源，對進一步研究生物柴油的生產(chǎn)應(yīng)用有著重要意義，具有很大的發(fā)展前景。

4 酵母油脂用于生物柴油制備的前景展望

目前，全世界95%以上的生物柴油來自于食用植物油，主要是棕櫚油、大豆油、菜籽油以及向日葵油等[55]。隨著生物柴油產(chǎn)業(yè)的不斷增長，油脂原料的可持續(xù)性供應(yīng)將成為生物柴油規(guī)?；l(fā)展的主要的瓶頸。

微生物油脂具有制備周期短，不需要占用耕地的優(yōu)勢，因此，作為一種非糧油料，大力發(fā)展包括酵母油脂在內(nèi)的微生物油脂對生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。然而，在酵母油脂合成過程中，還急需解決如下問題：通常葡萄糖及淀粉質(zhì)原料是包括酵母在內(nèi)的產(chǎn)油微生物生長所需的最適碳源，但葡萄糖與淀粉質(zhì)原料成本較高，不適于進行大規(guī)模的油脂生產(chǎn)，而且根據(jù)我國的現(xiàn)有國情，利用這些糧糖質(zhì)原料，易造成“與人爭糧，與糧爭地”的局面[33]，由此產(chǎn)生多種社會及經(jīng)濟問題。因此，研究者不斷探尋適合生物燃料油脂發(fā)酵技術(shù)需要的其它大宗原材料，如木質(zhì)纖維素水解液、能源作物、工農(nóng)業(yè)廢棄物中的有機質(zhì)等。在未來的工作中，應(yīng)從工程學(xué)角度，對原料前處理、發(fā)酵過程、后提取過程進行工藝優(yōu)化以促進微生物油脂在生物柴油制備中的應(yīng)用。另一方面，通過研究產(chǎn)油脂微生物的生長代謝規(guī)律及產(chǎn)油機理，改造菌株對不同原料底物的利用能力，還可通過生物技術(shù)獲得能夠分泌油脂及脂肪酸代謝衍生物的菌株，簡化對微生物油脂的分離提取工藝，降低能耗及成本，提高產(chǎn)物得率，對實現(xiàn)能源油脂的連續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。

總之，盡管包括酵母油脂在內(nèi)的微生物油脂目前還存在如上所述的系列工作亟待開展，隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對酵母油脂研究的不斷深入和完善，酵母油脂作為生物柴油的潛在原料，具有很好的開發(fā)前景。

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