產(chǎn)油微生物利用廢棄物積累油脂的研究進(jìn)展

摘要：微生物油脂是一種應(yīng)用前景廣闊的新型油脂資源，具有制備功能性油脂和生物柴油的優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到人們的重視。但微生物油脂生產(chǎn)時(shí)所用原料成本高，導(dǎo)致微生物油脂的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受到制約。因此尋找廉價(jià)易得的發(fā)酵基質(zhì)將促進(jìn)微生物油脂生產(chǎn)的工業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)解決了日益嚴(yán)峻的能源與環(huán)境安全問題。本文簡(jiǎn)述了各種工業(yè)廢水、剩余活性污泥及餐廚廢棄物等廢棄物的特點(diǎn)，總結(jié)了產(chǎn)油微生物利用該類廢棄物生產(chǎn)油脂的研究現(xiàn)狀及可能存在的發(fā)酵工藝及經(jīng)濟(jì)成本問題，指出了未來的發(fā)展方向是開發(fā)附加值產(chǎn)品及廉價(jià)高效的絮凝劑以降低油脂成本、探究利用微生物前期處理降解剩余污泥中的毒性物質(zhì)、探討酶與酸堿聯(lián)合水解餐廚廢棄物的工藝等。

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2015）06–1762–06

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.06.042

收稿日期：2015-01-30；修改稿日期：2015-02-13。

基金項(xiàng)目：唐山市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（14120210a）。

作者簡(jiǎn)介：李艾（1981—），女，碩士，講師，研究方向?yàn)樯锊裼椭苽?、微生物油脂菌株選育。E-mail aiai3252891@163.com。

Research progress in lipid production from waste by oleaginous microorganism

LI Ai

（Department of Environmental and Chemical Engineering，Tangshan College，Tangshan 063000，Hebei，China）

Abstract：Microbial lipids are a kind of new oil resource with good prospect，which can be further processed to functional lipid and biodiesel.It has attracted more and more attentions.But the high cost of raw materials limits the industrialization of microbial oil production.The search for cheap，freely available fermentation substrate will promote the industrialization process of microbial oil production，and has significant implications for increasingly serious energy and environmental issues.In this review，recent progress in the utilization of oleaginous microorganism on a variety of waste and the existing problems regarding fermentation process and its economic performance，including food industry wastewater，excess sludge and kitchen garbage，have been discussed.In addition，the characteristics of waste is introduced.The future research on microbial lipids should be focused on the exploitation of value-added products and cheap flocculant in order to reduce cost，the study on degradation toxic substances in residual sludge by special properties microbial，the development of hydrolysis process for kitchen garbage by enzymes associated with acid and alkali.

Key words：oleaginous microorganism；waste；lipid；fermentation；hydrolysis

微生物油脂又稱單細(xì)胞油脂，是從產(chǎn)油微生物（酵母、霉菌、細(xì)菌和藻類等）中獲取的一種新型脂質(zhì)。目前，微生物油脂可獲得高附加值的脂肪酸 [1]，如花生四烯酸（ARA）、亞麻酸（GLA） [2]、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA） [3]等，是生產(chǎn)功能性食品的重要原料。同時(shí)微生物油脂富含飽和及低度不飽和的長(zhǎng)鏈脂肪酸，且組成上與大豆油、棕櫚油、菜籽油等植物油相似，是目前生物柴油生產(chǎn)的潛在原料 [4]。

對(duì)于微生物油脂發(fā)酵生產(chǎn)的研究，國(guó)外主要集中在獲取附加值較高的功能性油脂上 [5-8]，國(guó)內(nèi)也進(jìn)行過大量的探索 [9-13]。但微生物油脂無論是用于功能性食品，還是用于生物柴油制備，要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，就要降低生產(chǎn)成本。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)生物柴油的主要原料為含油植物，如大豆、油菜等。但這類農(nóng)作物需要耗費(fèi)人力長(zhǎng)時(shí)間的種植，且需要提供大量的土地，原料成本占到了生物柴油成本的70%～85% [14]。因此，限制生物柴油廣泛使用的最主要問題是成本問題。只有降低其成本，才能有廣闊的商業(yè)化應(yīng)用前景。所以制約生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸依然是其生產(chǎn)所用原料來源 [15]。

另一方面，微生物油脂生產(chǎn)的原料主要是葡萄糖及淀粉質(zhì)原料?，F(xiàn)在，油脂發(fā)酵原料特別關(guān)注于工農(nóng)業(yè)廉價(jià)廢棄物等相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)酵行業(yè)成分比較明確的粗原料。例如我國(guó)豐富的木質(zhì)纖維素物質(zhì)資源如玉米稻稈、稻草、蔗渣等具有品種多、來源豐富、可再生等優(yōu)點(diǎn)。僅農(nóng)作物的秸稈每年就有6× 10 8t，大部分未被有效利用，因此是大規(guī)模生產(chǎn)微生物油脂很有潛力的原料 [15]。目前利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)油脂研究已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，天津科大的劉澤君等 [16]利用圓紅冬孢酵母發(fā)酵玉米秸稈水解液，在最佳條件下培養(yǎng)5天，油脂產(chǎn)量達(dá)到4.71g/L，經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用分析與植物油脂成分相似，可作為生物柴油生產(chǎn)的一種原料。徐洪章等 [17]利用深黃被孢霉M2好氧間歇性發(fā)酵玉米秸稈水解液，建立了其發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型。該模型的建立為生物質(zhì)資源進(jìn)一步的生物轉(zhuǎn)化及不飽和脂肪酸的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另外值得注意的是，農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)中產(chǎn)生的廢棄物等也是一種非常重要的資源，若不有效利用不但造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染。因此，尋找開拓一種廉價(jià)的用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂的原料成為我國(guó)未來柴油產(chǎn)業(yè)及功能性油脂發(fā)展的關(guān)鍵。

本文主要針對(duì)微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂所用的幾種工業(yè)廢棄物和餐廚廢棄物原料及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了綜述，以期為微生物油脂的工業(yè)化發(fā)展提供參考。目前，用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂的主要廢棄物原料包括以下幾大類：①工業(yè)廢水；②剩余活性污泥；③餐廚廢棄物。

1　用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂的工業(yè)廢水類原料

1.1淀粉生產(chǎn)廢水

淀粉廢水是食品工業(yè)中污染較嚴(yán)重的廢水之一 [18]。直接采用工藝處理淀粉廢水，因有機(jī)物濃度太高對(duì)處理造成很大困難，而且也因廢水中有用物質(zhì)的直接排放而造成很大的浪費(fèi) [19]。淀粉廢水主要來自淀粉工藝過程中洗滌濃縮工段的洗滌水、冷凝液和蛋白水 [20]。

玉米加工成淀粉時(shí)，主要的淀粉、蛋白質(zhì)等在生產(chǎn)中已被提取，殘留在廢水中的主要為碳水化合物、可溶性蛋白和無機(jī)鹽等，該類物質(zhì)可被微生物利用以供其生長(zhǎng)繁殖 [21]。

淀粉廢水水質(zhì)的主要特點(diǎn)有：①玉米淀粉廢水其COD Cr在10000～20000mg/L，包含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素及豐富的碳水化合物，可生化性良好；②廢水中含量較高的膠體蛋白及懸浮物會(huì)對(duì)厭氧污泥系統(tǒng)不利；③在玉米浸泡程序中少量的亞硫酸根及硫酸根離子會(huì)進(jìn)入廢水系統(tǒng)，這些含硫的化合物會(huì)被微生物還原為H 2S，當(dāng)H 2S及亞硫酸鹽超過一定值時(shí)，會(huì)對(duì)厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生一定的抑制作用 [22]。

針對(duì)淀粉廢水的特點(diǎn)，鐘娜等 [23]利用一株馴化篩選的黏紅酵母處理高COD淀粉廢水，在初始COD 75000mg/L、葡萄糖質(zhì)量濃度為36g/L的營(yíng)養(yǎng)條件下培養(yǎng)33h，菌體油脂含量可達(dá)到29.5%，COD降至5600mg/L，實(shí)現(xiàn)了淀粉廢水的資源化利用。王志勇等 [24]利用玉米淀粉生產(chǎn)過程中玉米浸泡工段的玉米浸泡廢水、淀粉生產(chǎn)工段的麩質(zhì)水、糖化工段的葡萄糖廢母液的混合淀粉廢水為發(fā)酵液。投加經(jīng)馴化和篩選的高產(chǎn)油脂黏紅酵母，酵母中油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%～45%，COD的去除率達(dá)到80%～85%，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。Xue等 [19]在300L發(fā)酵罐中加入未經(jīng)滅菌和調(diào)節(jié)pH值的淀粉廢水（COD 30000mg/L），投入生物量為40g/L的黏紅酵母發(fā)酵30～40h后COD降解80%，胞內(nèi)油脂含量達(dá)到35%，油脂經(jīng)酯交換實(shí)驗(yàn)可用于生產(chǎn)生物柴油，實(shí)現(xiàn)了半工業(yè)化生產(chǎn)油脂規(guī)模。Liu等 [25]利用馬鈴薯淀粉廢水培養(yǎng)斯達(dá)氏油脂酵母，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到在120g/L的葡萄糖、3.0g/L(NH 4) 2SO 4，10%接種量下培養(yǎng)96h，細(xì)胞生物量和脂質(zhì)含量分別可達(dá)到2.59g/L和8.88%。該研究為今后利用微生物處理淀粉廢水奠定了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

1.2味精生產(chǎn)廢水

味精廢水來源于味精生產(chǎn)工藝進(jìn)行過程中產(chǎn)生的廢水，包括分離出谷氨酸后剩余的發(fā)酵液和工藝各個(gè)工段的洗滌廢水。其工藝不同，排放的廢水水質(zhì)也會(huì)有所不同 [26]。味精廢水COD主要來自廢發(fā)酵母液和離子交換液，其pH值低，銨含量高，含有大量的菌體，COD非常高，這些都使得味精廢水必須經(jīng)過科學(xué)的處理才能排放到環(huán)境中 [20]。味精廢水中含有大量的可利用資源。廢水中殘留的谷氨酸占發(fā)酵醪液中谷氨酸含量的20%～25%，廢水中谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為l.2%～1.5%，有時(shí)甚至高達(dá)2%。同時(shí)廢水中還含有大量的菌體，可作為優(yōu)質(zhì)蛋白源利用，其粗蛋白含量約占70%～80% [26]。

邢旭等 [27]利用味精廢水發(fā)酵一株馴化優(yōu)良的黏紅酵母菌株Rh8，初步探討其在高濃度味精廢水進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)脂的條件，結(jié)果表明其最佳發(fā)酵條件為將來自蓮花味精廠高COD、高鹽廢水稀釋4倍、pH值調(diào)至5.5；添加0.5g/L酵母粉、1%葡萄糖母液、2g/L KH 2PO 4、1g/L MgSO 4、0.5g/L MnSO 4五種營(yíng)養(yǎng)因子；黏紅酵母菌株Rh8菌株產(chǎn)油脂量可達(dá)到15.6g/L，同時(shí)COD去除率可達(dá)到50%。Liu等 [28]利用斯達(dá)氏油脂酵母處理谷氨酸鈉（味精）廢水，生產(chǎn)微生物油脂。實(shí)驗(yàn)中研究了影響油脂產(chǎn)量及含量的相關(guān)影響因素。確定出最佳發(fā)酵條件：80g/L的葡萄糖，接種體積分?jǐn)?shù)為10%、初始pH值約為5.0，孵化時(shí)間96h。在這種情況下，生物質(zhì)生產(chǎn)達(dá)到4.61g/L，油脂產(chǎn)量及含量分別為1.14g/L和24.73%。同時(shí)，蛋白質(zhì)和COD去除率為分別78.60% 和78.60%。

1.3啤酒生產(chǎn)廢水

啤酒在生產(chǎn)過程中每道工序幾乎都有廢水產(chǎn)生。啤酒的釀造工藝一般分為制麥芽、糖化、發(fā)酵、洗瓶及灌裝五大工序。廢水主要來源：原料浸泡水、降溫水、裝置清洗水以及滅菌用水 [29]。啤酒釀造中的糖化、麥汁冷卻、發(fā)酵等需要大量的冷卻水，此類水質(zhì)污染程度不高，約占廢水總量的70%；工藝中制作麥芽、糖化及發(fā)酵罐的刷洗廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，約占5%～6%；最后工段的洗瓶、沖洗和殺菌水中有機(jī)物濃度較低，約占20% [30]。

啤酒廢水含有大量可被生物降解的有機(jī)物質(zhì)，非常有利于生化處理。同時(shí)其主要特點(diǎn)是BOD 5/COD Cr值高，在50%及以上 [31]。啤酒生產(chǎn)廢水主要含有糖類、可溶性淀粉以及醇類等有機(jī)物 [32]，若其不經(jīng)過處理直接排入水體會(huì)造成水體污染，同時(shí)也是一種資源的巨大浪費(fèi)。因此對(duì)于啤酒行業(yè)，將其廢水資源充分利用將成為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)最重要的內(nèi)容之一。

郭書賢等 [33]對(duì)利用啤酒生產(chǎn)廢水培養(yǎng)斯達(dá)油脂酵母（Lipomyces starkeyi 1809）產(chǎn)油脂和COD降解率的發(fā)酵條件及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：COD的降解與菌體生長(zhǎng)同步，屬于與生長(zhǎng)相關(guān)型；而油脂積累與菌體生長(zhǎng)不完全同步，屬于與生長(zhǎng)部分相關(guān)型。王華等 [34]利用斯達(dá)油脂酵母（Lipomyces starkeyi 1809）發(fā)酵添加一定營(yíng)養(yǎng)因子的啤酒生產(chǎn)廢水。實(shí)驗(yàn)過程中通過油脂量和COD降解情況對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化，其最優(yōu)條件為在啤酒生產(chǎn)廢水中添加碳源（木糖）和氮源（硫酸銨），其質(zhì)量比為55∶1；加入微量元素FeC1 3·6H 2O 3mg/L；并且添加了色醇這種特殊物質(zhì)，它作為真核微生物進(jìn)行多細(xì)胞間相互聯(lián)系的信號(hào)分子，可以促進(jìn)斯達(dá)油脂酵母油脂合成。用此培養(yǎng)基培養(yǎng)斯達(dá)油脂酵母120h，生物量和油脂產(chǎn)量比優(yōu)化前分別提高了137.98%和l17.82%，所產(chǎn)菌體油脂的不飽和脂肪酸指數(shù)（IUFA）可達(dá)到63.95%。郭書賢等 [35]為探索食品工業(yè)廢水資源的再利用手段，在測(cè)定河南南陽地區(qū)的豆制品、啤酒和淀粉生產(chǎn)廢水的基礎(chǔ)上，分別以這些廢水為培養(yǎng)基進(jìn)行斯達(dá)油脂酵母（Lipomyces starkeyi 1809）產(chǎn)油脂的揺瓶培養(yǎng)。結(jié)果表明：在3種廢水中，啤酒生產(chǎn)廢水最適于斯達(dá)油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂，所產(chǎn)油脂的不飽和脂肪酸指數(shù)（IUFA）高達(dá)68.99%，比對(duì)照高7.63%，說明利用啤酒生產(chǎn)廢水培養(yǎng)斯達(dá)油脂酵母，有利用不飽和脂肪酸的合成和積累。

1.4魚粉生產(chǎn)廢水

魚粉生產(chǎn)廢水中含有大量有機(jī)物，其COD值為30～120g/L，氨氮含量在4g/L以上，營(yíng)養(yǎng)組分豐富 [36]。含有大量未被利用的魚粉、魚油、魚碎體等，固體物質(zhì)約占23%，蛋白質(zhì)約為15%，嚴(yán)重污染了近海環(huán)境和水質(zhì) [37]。魚粉行業(yè)是我國(guó)沿海水產(chǎn)品深加工支柱行業(yè)之一。

Huang等 [38]利用L.starkeyi發(fā)酵魚粉廢水制備微生物油脂，結(jié)果顯示其生物量可達(dá)17.62g/L，油脂產(chǎn)量2.71g/L。張博等 [39]利用斯達(dá)式油脂酵母HL發(fā)酵魚粉廢水。研究了影響生物量、油脂產(chǎn)量、COD及蛋白質(zhì)去除率的相關(guān)影響因素。實(shí)驗(yàn)表明，在葡萄糖濃度為100g/L時(shí)，蛋白質(zhì)去除率已高達(dá)76.30%。但油脂產(chǎn)率、油脂含量和COD去除率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，綜合考慮選擇添加葡萄糖20g/L、初始pH值為4，此時(shí)生物量l7.62g/L，油脂產(chǎn)量為2.71g/L，COD及蛋白質(zhì)去除率分別為43.44%和91.15%。該油脂中脂肪酸成分經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用分析與植物油成分相似，主要為肉豆蔻酸（C 14：0）和棕櫚酸（C 16：0），可拓寬魚粉廢水的資源化綜合利用范圍。

1.5酒精生產(chǎn)廢水

酒精工業(yè)的生產(chǎn)廢水污染嚴(yán)重，其主要包括蒸餾發(fā)酵成熟醪后排出的酒精糟，洗滌、沖洗生產(chǎn)設(shè)備用水，以及蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾工藝的冷卻水等。酒精廢水中有機(jī)物濃度高、含有高度懸浮物且水體溫度高，目前對(duì)酒精廢水及酒精糟的處理方法主要是進(jìn)行厭氧處理等工藝，繼而用來生產(chǎn)沼氣 [40]。

周穩(wěn)穩(wěn)等 [41]利用圓紅冬孢酵母AS 2.1389發(fā)酵酒精廢水。結(jié)果表明發(fā)酵的最佳條件為：將廢水稀釋1倍、保持原廢水pH值3.88、接種5%的菌種、培養(yǎng)96h，酒精廢水COD去除率72.3%，油脂含量31.9%。后又利用馴化后的圓紅冬孢酵母發(fā)酵，可使廢水COD去除率達(dá)到75.9%，油脂含量達(dá)到39.8%。經(jīng)氣相色譜分析，其油脂成分主要為與植物油脂成分相近的C 15～C 18的脂肪酸，因此該研究得到的油脂適合用于生物柴油的生產(chǎn)。

2　用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂的剩余活性污泥

剩余污泥是活性污泥污水處理法產(chǎn)生的副產(chǎn)物，剩余活性污泥的主要有機(jī)成分是蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，其中含有未得到充分利用的蛋白質(zhì)約占60%。因此開發(fā)利用剩余污泥不僅可以減少固體污染物的排放，而且可獲得更高附加值的產(chǎn)品。該研究可以緩解由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)而日益嚴(yán)重的環(huán)境與能源問題。

徐靜陽等 [42]將剩余污泥中的蛋白質(zhì)成分進(jìn)行資源化利用，采用熱堿解法進(jìn)行處理，并嘗試將處理后得到的上清液作為氮源培養(yǎng)圓紅冬孢酵母用于微生物油脂的合成。在剩余污泥中添加NaOH調(diào)節(jié)初始pH值為10，在60℃下處理5h后中和體系pH值至7，得到的上清液經(jīng)微孔膜過濾后用于配制限氮培養(yǎng)基可以使菌體生長(zhǎng)良好，并且細(xì)胞內(nèi)油脂含量達(dá)35%。Angerbauer等 [43]利用超聲波處理后的剩余活性污泥培養(yǎng)微生物L(fēng).starkeyi，研究表明可以促進(jìn)其體內(nèi)油脂積累，該結(jié)果為今后能夠更好的利用剩余活性污泥提供了一定的基礎(chǔ)。

3　用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂的餐廚廢棄物

餐廚廢棄物屬于特殊垃圾，其中含有淀粉、蛋白質(zhì)和油脂等主要成分，同時(shí)還富含氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素，具有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量大、營(yíng)養(yǎng)元素齊全、再利用價(jià)值高的特點(diǎn) [44]。餐廚垃圾水解液內(nèi)含大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如其主要成分多糖和氨基酸等就可被S cerevisiae As2.5 l6等為代表的產(chǎn)油脂菌利用。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成本低、來源廣泛、收集方便，具有很高的資源性價(jià)值 [45-46]。

曹媛媛等 [44]采用復(fù)合酶制劑對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行處理，利用餐廚廢棄物中的有效成分培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)微生物油脂。結(jié)果表明在加入含有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和纖維素酶的酶解液中，調(diào)節(jié)pH值在5～7，50～60℃水解2h條件下，接入健強(qiáng)地霉G9菌株發(fā)酵，最終可得油脂9.74g/L。實(shí)現(xiàn)每噸餐廚廢棄物可產(chǎn)油脂近20kg。孫士權(quán)等 [47]以釀酒酵母（S cerevisiae As2.516）為供試菌株，研究其在餐廚垃圾水解液中發(fā)酵產(chǎn)油脂的生產(chǎn)規(guī)律。構(gòu)建了3個(gè)分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型：菌體生長(zhǎng)模型、油脂產(chǎn)物生成模型和底物還原糖消耗模型，模型揭示了菌株在餐廚垃圾水解液培養(yǎng)菌體產(chǎn)油脂發(fā)酵過程中的基本特征。模型的構(gòu)建為餐廚垃圾水解液發(fā)酵產(chǎn)油脂發(fā)酵過程的放大、控制與工藝的改進(jìn)以及建立菌株發(fā)酵產(chǎn)油脂分批補(bǔ)料發(fā)酵模型提供了理論指導(dǎo)。

4　微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂存在的問題

經(jīng)研究表明，當(dāng)微生物以葡萄糖作為生長(zhǎng)最適碳源時(shí)，微生物油脂含油率可高達(dá)60%。但是進(jìn)行規(guī)模化油脂生產(chǎn)僅依靠葡萄糖作原料不僅成本高，而且會(huì)產(chǎn)生“與人爭(zhēng)糧以及與糧爭(zhēng)地”的情況。因此，探索各類工業(yè)廢水及廢棄物生產(chǎn)微生物油脂具有重要價(jià)值，但在利用上述廢棄原料生產(chǎn)油脂研究中也存在各種問題。

刑旭等 [29]發(fā)現(xiàn)以味精生產(chǎn)廢水為原料培養(yǎng)黏紅酵母時(shí)，硫酸銨可以作為細(xì)胞生長(zhǎng)的氮源。但是，碳源要額外添加葡萄糖母液來滿足。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)黏紅酵母菌株Rh8沒有去除廢水中銨鹽的能力，對(duì)于深度處理味精廢水還需考慮與其他手段聯(lián)用以去除硫酸銨。朱永強(qiáng)等 [48]發(fā)現(xiàn)味精廢水中銨根離子過高會(huì)抑制油脂微生物生長(zhǎng)和油脂積累，研究利用釀酒與黏紅酵母聯(lián)合處理味精廢水，首先利用釀酒酵母預(yù)處理味精廢水，再用黏紅酵母發(fā)酵釀酒酵母預(yù)處理后的味精廢水合成油脂。此項(xiàng)研究可以在利用釀酒酵母降低NH 4 +濃度的同時(shí)提高黏紅酵母的生物量及油脂含率，并縮短發(fā)酵時(shí)間。但此工藝增加了生產(chǎn)工序，同時(shí)，未考慮到釀酒酵母在預(yù)處理過程中是否會(huì)大量消耗廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本有所升高。此外，各類廢水大都需經(jīng)過一定的前處理和在添加碳源或者營(yíng)養(yǎng)元素后才能被各類產(chǎn)油微生物所利用，同時(shí)這些廢棄物的轉(zhuǎn)化效率比較低，利用方式也需要進(jìn)一步改進(jìn)。

對(duì)于剩余污泥的微生物油脂化研究還處于初始階段。因此，將剩余污泥資源化的同時(shí)，研究過程中還存在著很多值得研究探討的問題。徐靜陽等 [42]在堿性條件下水解剩余污泥析出氮元素的同時(shí)，蛋白質(zhì)與碳水化合物在熱與堿的共同作用下，會(huì)產(chǎn)生某些不確定的復(fù)雜反應(yīng)，結(jié)果將導(dǎo)致蛋白質(zhì)可能轉(zhuǎn)化為一些黑色素或腐殖酸等難溶物。同時(shí)這些物質(zhì)的產(chǎn)生是否還會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)造成一定的抑制性作用 [49-51]。另一方面，污泥中含有的重金屬成分、有毒性物質(zhì)以及可能存在的病原性物質(zhì)，都會(huì)限制剩余污泥的資源化應(yīng)用。因此在應(yīng)用污泥中氮源成分時(shí)，要充分實(shí)現(xiàn)污泥真正的無害化處置和資源化利用，就要對(duì)上述這些有毒物質(zhì)的去向進(jìn)行研究，以消除其帶來的不利影響。

另外在利用餐廚廢棄物生產(chǎn)油脂時(shí)，微生物不能直接利用其生產(chǎn)油脂，首先要在反應(yīng)體系中添加淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和纖維素酶等復(fù)合水解酶類，將其降解為可被微生物利用的糖類。但是，復(fù)合酶系中的個(gè)別酶價(jià)格可能會(huì)很昂貴，如果這樣就增加了生產(chǎn)成本。

最后值得考慮的問題是含油微生物的收集及油脂產(chǎn)物的提取。目前導(dǎo)致生物柴油不能大范圍推廣的另一個(gè)重要原因就是高成本含油細(xì)胞的收獲。楊天喜 [20]和王玉梅 [52]在工業(yè)廢水生產(chǎn)油脂研究中都探討了菌體收集方法，楊天喜通過對(duì)絮凝法和氣浮法處理黏紅酵母的物料成本和工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，確定氣浮和沉降結(jié)合使用最佳。并探究了雙螺桿擠壓破壁處理黏紅酵母和小球藻的可行性；王玉梅針對(duì)皮狀絲孢酵母的收集研究結(jié)果為殼聚糖表現(xiàn)出較好的絮凝效果。以上研究表明在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)酵工藝及菌種的不同都會(huì)影響細(xì)胞回收的效果，因此如何選擇細(xì)胞回收方式也是油脂生產(chǎn)至關(guān)重要的一環(huán)。

5　展望

針對(duì)以后產(chǎn)油微生物利用廢棄物積累油脂研究可從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步開展。

在以后利用釀酒和黏紅酵母聯(lián)合處理味精廢水生產(chǎn)油脂時(shí)，為降低成產(chǎn)成本，可考慮在釀酒酵母的預(yù)處理過程中產(chǎn)生一些附加值的產(chǎn)品。對(duì)于剩余污泥中的毒性物質(zhì)，同樣可以考慮用一些廉價(jià)的微生物在前期降解其毒性物質(zhì)。針對(duì)餐廚廢棄物生產(chǎn)油脂時(shí)要利用昂貴的酶類，可以考慮采用廉價(jià)的酸或堿降解餐廚廢棄物，但是大量的酸堿會(huì)造成環(huán)境的污染，并且降解產(chǎn)物復(fù)雜不易控制，因此同時(shí)要開發(fā)這類污染治理技術(shù)。采用酶與酸堿聯(lián)合處理的方法，同時(shí)節(jié)省了酶類及酸堿的用量，但是降解工藝需要進(jìn)行研究與探討。針對(duì)下游工業(yè)細(xì)胞收集高成本問題，可研究開發(fā)廉價(jià)、高效、適用性強(qiáng)的絮凝劑。最后隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高和水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，有機(jī)工業(yè)廢水的產(chǎn)量和廢水中有機(jī)物濃度都將降低，針對(duì)以上發(fā)展趨勢(shì)在今后的研究中應(yīng)該有針對(duì)性和選擇性地開發(fā)微生物油脂生產(chǎn)原料。