Microbial oil production from yeasts and moulds grown on agro-Industrial waste
Author(s)
Carota, Eleonora
Date Issued
April 20, 2018
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Environmental problems associated with the use of fossil fuels have highlighted the need for alternative sources of oils for the oleochemical industry. In this PhD thesis, 27 oleaginous yeast and mould strains were investigated for their ability of growing and accumulating lipids on 3 different renewable agro-industrial waste: glycerol, ricotta cheese whey (RCW) and orange peel aqueous extract (OPE). After an initial screening in shaken flasks, the feasibility of transfer to bioreactor scale was assessed for the most promising strains. Cryptocuccus laurentii UCD 68-201 was chosen to investigate a batch fermentation on RCW and Rhodosporidium toruloides NRRL 1091 on OPE. Glycerol was used in combination with OPE in a mixed substrate fed-batch fermentation. C. laurentii on RCW demonstrated the highest performances in bioreactor, in batch mode, with 14.4 g L-1 and 69.0 % of biomass and lipid content, respectively. Among moulds, Mortierella isabellina NRRL 1757 was chosen for a comparative study on all the substrates achieving 9.9 g L-1 of biomass and 37.5 % of lipid content on OPE and, respectevely, 7.3 g L-1 and 49.5 % on RCW, while growth on glycerol was considerably lower. Finally, Cryptococcus curvatus was chosen as model microorganism to increase, through metabolic engineering, C16:1 content to improve the properties of the derived biodiesel in terms of oxidative stability and cold temperature behaviour.
I problemi ambientali associati all’utilizzo di combustibili fossili hanno evidenziato la necessità di trovare fonti alternative di oli per l’industria oleochimica. In questa tesi di dottorato sono stati studiati 27 ceppi di lieviti e muffe oleaginosi per la capacità di crescita e accumulo di lipidi su 3 scarti agroindustriali: glicerolo, scotta (RCW) ed estratto acquoso di buccia d'arancia (OPE). Dopo uno screening in beuta agitata, è stata valutata la fattibilità di trasferimento in bioreattore per i ceppi più promettenti. Tra i lieviti, Cryptocuccus laurentii UCD 68-201 è stato selezionato per una fermentazione batch su RCW e Rhodosporidium toruloides NRRL 1091 su OPE. Il glicerolo è stato utilizzato in combinazione con OPE in una fermentazione fed-batch a substrato misto. In batch, C. laurentii su RCW ha dimostrato le più alte produzioni volumetriche con 14.4 g L-1 e 69.0 % di biomassa e contenuto lipidico, rispettivamente. Tra le muffe, Mortierella isabellina NRRL 1757 è stata scelta per uno studio comparativo su tutti i substrati, producendo 9.9 g L-1 di biomassa e 37.5 % di contenuto lipidico su OPE e, rispettivamente, 7.3 g L-1 e 49.5 % su RCW, mentre la crescita su glicerolo è stata considerevolmente inferiore. Infine, Cryptococcus curvatus è stato scelto come microrganismo modello per aumentare, mediante ingegneria metabolica, la produzione di C16:1 al fine di migliorare le proprietà del biodiesel derivato in termini di stabilità e comportamento a basse temperature.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
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