以马铃薯淀粉加工废水为培养基，利用米根霉M10A1作为真菌细胞工厂，优化其生物量生产、形态结构以及养分去除效率

《Microbial Cell Factories》：Optimization of biomass production, morphology, architecture, and nutrient removal by Rhizopus oryzae M10A1 cultivated on potato starch processing effluents as a fungal cell factory

　　

摘要

背景

利用丝状真菌对农业工业废水进行资源化利用是循环生物经济的重要策略。马铃薯淀粉加工过程中产生的液体残留物含有大量的碳和氮，非常适合用作真菌生物质的培养基。尽管具有这样的潜力，但很少有研究将统计优化、形态特征分析以及养分吸收效率结合起来，使用特定的米根霉菌株在单一生物工艺中进行研究。本研究评估并优化了在马铃薯淀粉加工废水中进行 submerged fermentation 的米根霉M10A1的生物质产量、生长形态以及养分去除效率。

结果

通过响应面方法优化后，在35℃、pH值为4且转速为150rpm的条件下，该菌株的生物质产量达到了15.70克/升，相比初始条件大约提高了15%。二次模型显示出较强的预测能力（调整后的R2值为89.67%），精度也相当不错（18.19），模型拟合度差异不显著（p值=0.089）。对于各类养分，其去除效率分别为：总糖85.85%，总淀粉80.49%，总氮74.29%，还原糖70.90%。形态分析显示，该菌株主要以颗粒形式存在，占比达85%，其表面积与体积比高达1.58±0.69，高于团块状形态，这表明其物质传递条件更为理想。

结论

在经过统计优化的条件下，米根霉M10A1能够高效地将富含淀粉的废水转化为真菌生物质，同时大幅降低其中的养分含量。将统计建模、形态控制与物理化学参数相结合的方法，凸显了其在可持续废物资源化利用及循环生物经济体系中的应用潜力，有望成为一种高效的真菌细胞工厂。