基本信息
- 项目名称：
- 生物柴油副产物粗甘油发酵生产EPA及DHA
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- EPA及DHA是人体所必须的脂肪酸，但是人体自身是要进过一个很长的时间才能转化，所以大部分对其的需求都是通过摄入其来实现，所以国内外的需求量很大。但是现在生产EPA及DHA大部分还是通过对鱼油的提取来获得，成本较高。若该作品成功实施，由于降低工业生产成本，而且本实验采用生物柴油的副产物粗甘油做碳源进行发酵，减轻了费甘油对环境的污染。
- 详细介绍：
- EPA及DHA是人体所必须的脂肪酸，但是人体自身是要进过一个很长的时间才能转化，所以大部分对其的需求都是通过摄入其来实现，所以国内外的需求量很大。但是现在生产EPA及DHA大部分还是通过对鱼油的提取来获得，成本较高。若该作品成功实施，由于降低工业生产成本，而且本实验采用生物柴油的副产物粗甘油做碳源进行发酵，减轻了费甘油对环境的污染。 本实验产EPA还在处于摸索阶段，需要进行大量的实验；而DHA的制备需要进行生产条件的优化。 但是，本作品适用于食品、生物、能源环境各方面的应用。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 生物柴油副产物甘油进行微生物发酵生产EPA及DHA，一方面可以解决生物柴油副产物粗甘油的过剩问题，合理利用资源，提高其在行业的竞争力，为生物柴油行业的可持续发展提供了保障；另一方面，也利用粗甘油作为碳源进行发酵产生高价值的产品EPA和DHA。
科学性、先进性及独特之处
- 利用生物柴油副产物粗甘油作为碳源进行发酵产生EPA和DHA，目前国内从事这方面工作的研究还比较少，相关的文献也很有限。本课题的创新之处就是利用生物柴油副产物甘油作为碳源，于以往所用碳源相比较，降低了费用，减少了对环境的污染，具有非常广阔的前景。
应用价值和现实意义
- 利用生物柴油副产物甘油开发高附加值产品，就能有效提高资源利用率、延伸产业链，将大大提升生物柴油产业的整体技术水平和循环效益。EPA及DHA是人体中所必需的不饱和脂肪酸，而利用粗甘油发酵生产既降低了生产EPA和DHA的成本，又减少了环境的污染，以满足人类对这两种物质的需求。
学术论文摘要
- 人体本身不能合成DHA和EPA，只能从食物中摄取。DHA和EPA的天然来源主要是海洋生物，但是随着市场需求的不断增长，从海洋生物中提取DHA和EPA已不能满足市场需求。 本实验采用生物柴油副产物甘油为碳源，分别利用培养畸雌腐霉（Pythium irregulare）发酵生产EPA及利用培养裂殖壶菌（S. limacinum）发酵生产DHA，并对发酵工艺进行优化找出较适宜的发酵条件。用微生物发酵法生产DHA和EPA具有很多优势，如不受季节或气候的影响可以全年生产，环境及营养方式极易控制，从而控制脂质产量和组成，所需脂肪酸的高纯度简化了提纯，在商业生产上可大大降低生产成本等优点。
获奖情况
- 校级三等
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 王 璐 张宏武 张晓梅 许赣荣 微生物对生物柴油副产物甘油的利用研究进展, 应用与环境生物学报 2008，14 ( 6 ): 885~889 [2] 1 Dasari MA, Kiatsimkul PP, Sutterlin WR, Suppes GJ. Low – pressure hydrogenolysis of glycerol to propylene glycerol. Appl Catalysis A:General, 2005, 28: 225~231 [3] 许友卿、张海柱、丁兆坤，二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸研究进展，生物学报2007年第42卷第11期 [4] Sinclair AJ. The good oil: omega 3 polyunsaturated fatty acids[J]. Today’s Life Science, 1991, 3(8):l8. [5] 立春香，刘永杰. DHA和EPA的生理功能及开发前景[J].唐山师范学院学报,2002, 24(5):71-73 [6]刘长海，杜冰，姚淑华.微生物发酵法生产EPA及DHA的研究进展，食品科技 [7]戴传超，袁生，李霞等。培养条件对头孢霉菌丝脂肪酸组分的影响[J].微生物学报，2001,41（1）：87~93 [8]吴克刚，杨连生，利用海生真菌发酵生产DHA研究概况[J]，海洋科学，2000,24（7）：19~21 [9]徐华顺，罗玉萍，李思光，微生物发酵产油脂的研究进展，中国油脂1999年第24卷第二期 [10] PATTEN GS, ABEYWARDENA MY, MCMURCHIE EJ, et al. Dietary fish oil increases acetylcholine- and eicosanoid-induced contractility of isolated rat ileum[J]. Nutr, 2002, 132(9): 2506-2513. [11] OSHER Y, BELMAKER RH. Omega-3 fatty acids in depression: a review of three studies[J]. CNS Neurosci Ther, 2009, 15(2): 128-133.
同类课题研究水平概述
- EPA及DHA的研究起始源于70年代流行病学的调查，结果发现纽因特人急性心梗、糖尿病、甲状腺中毒、支气管哮喘等的发病率低的主要原因是由于他们每日通过水产品摄入5-10g的EPA和DHA。同丹麦人的血清脂质的组成明显不同的是，纽因特人血清脂质中的EPA远远高于花生四烯酸（C20:5 n-6）。此后，在阿拉斯加原住名和日本渔村的调查亦表明，海产品的社区同低频度的血栓性疾病有较大的相关关系。因为海产品中含有大量的EPA及DHA，在过去，都是通过从海产品中提取EPA及DHA来补充这两种不饱和脂肪酸。 科学家发现，用微生物发酵液能产生这两种物质。利用生物柴油副产物粗甘油作为碳源进行发酵产生EPA和DHA，目前国内从事这方面工作的研究还比较少，相关的文献也很有限。本实验的创新之处就是利用生物柴油副产物甘油作为碳源，于以往所用碳源相比较，降低了费用，减少了对环境的污染，具有非常广阔的前景。 今后国内外使用甘油作为碳源的研究应从以下几个方面开展： (1) 筛选能够耐高渗透压和高浓度甘油且能将甘油转化为有价值产品的微生物，此微生物还应适合高密度培养，代谢产物较为单一，副产物少，这样才能有利于发酵后期产品的提取. (2) 运用分子生物学的手段进一步研究甘油分解代谢中关键酶，将所需代谢途径中的关键酶克隆出来，转入生产菌株中，使其高量表达，而对于分枝途径中的关键酶使其不表达或活力丧失，从而达到产物产量高，且副产物少的目的. (3) 运用代谢工程原理和发酵动力学的知识，优化发酵工艺条件，采用最优的培养方式克服产物抑制和底物抑制.
