压榨提取法:一种从解脂耶氏酵母中提取微生物脂质的新型环境可持续方法

【字体: 时间:2025年07月01日 来源:Separation and Purification Technology 8.2

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  针对传统微生物脂质提取方法效率低、步骤复杂且环境不友好的问题,研究人员创新性地将种子压榨技术应用于解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)脂质提取。通过调控流化床干燥颗粒尺寸(>2,000?μm),实现88%的高提取率,且产物可稳定储存1年以上。生命周期评估(LCA)证实该方法较溶剂法更具环境可持续性,为微生物油脂商业化生产提供了简化的下游处理(DSP)方案。

  

在全球人口激增与资源短缺的背景下,传统动植物油脂生产面临饲料成本上涨、疾病爆发及森林砍伐等多重压力。欧盟2026年将实施的棕榈油碳足迹认证政策进一步加剧了行业困境。微生物油脂因其可持续性成为替代方案,但商业化瓶颈在于下游处理(DSP)的高能耗与复杂工艺。现有技术如离子液体提取、超临界CO2法等虽环保却难以规模化,而传统溶剂提取效率低下。此时,一项来自CJ BIO研究所的研究团队在《Separation and Purification Technology》发表的研究,将农业领域成熟的压榨技术引入微生物脂质提取,为行业带来突破性解决方案。

研究团队采用代谢工程改造的高脂解脂耶氏酵母CJ0415(含脂量45.8%),通过巴氏杀菌与流化床干燥调控颗粒尺寸,首次实现酵母脂质的机械压榨提取。关键技术包括:1)优化发酵条件获得高脂酵母;2)流化床干燥中调控进料速率控制颗粒尺寸;3)对比喷雾干燥与流化床干燥对压榨效率的影响;4)生命周期评估(LCA)量化环境效益。

研究结果

  1. 颗粒尺寸决定提取效率:与传统溶剂法相反,压榨效率随干燥颗粒增大而提升,>2,000?μm颗粒提取率达88%,且无需额外细胞破碎步骤。
  2. 干燥方法影响显著:流化床干燥形成的多孔颗粒更利于脂质释放,而喷雾干燥粉末因粒径过小(<500?μm)导致压榨效率仅30%。
  3. 长期稳定性验证:颗粒化干燥酵母可稳定储存1年以上,解决了微生物原料易降解的难题。
  4. 环境优势量化:LCA显示压榨法碳足迹显著低于溶剂法,避免了有机溶剂使用与高能耗分离步骤。

结论与意义
该研究开创性地将压榨技术应用于微生物脂质提取,突破性地解决了DSP复杂性与环境成本高的核心问题。通过颗粒化干燥工艺,实现高效(88%)、稳定(>1年储存)且环境友好(低CO2排放)的脂质生产闭环。这不仅简化了微生物油脂商业化生产流程,更为替代油脂行业提供了符合欧盟碳监管的可持续方案。研究团队特别指出,该方法可直接整合至现有植物油压榨设施,大幅降低产业转型成本。未来,结合代谢工程进一步提升酵母产脂量,压榨提取技术有望成为微生物油脂生产的黄金标准。

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