Ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η δυνατότητα παραγωγής μικροβιακών ελαίων από τις ζύμες Rhodosporidium toruloides Y-27012 και Rhodosporidium kratochvilovae Y-43 χρησιμοποιώντας υποστρώματα από την βιομηχανικής παραγωγής ζάχαρης, όπως μελάσα. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν ζυμώσεις υγρής κατάστασης σε κωνικές φιάλες χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα την ακατέργαστη ζάχαρη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέγιστη παραγωγή βιομάζας και λίπους ήταν 22,0 g/L και 6,5 g/L, αντίστοιχα, για την ζύμη R. toruloides Y-27012 και 23,07 g/L και 10,6 g/L, αντίστοιχα, για την ζύμη R. kratochvilovae Y-43. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η δυνατότητα λιποσυσσώρευσης των εν λόγω στελεχών σε υπόστρωμα μελάσας. Το γεγονός ότι η μελάσα, εκτός από την περιεχόμενη ποσότητα σακχάρων, είναι πλούσια πηγή σε άζωτο και σε ιχνοστοιχεία, οδήγησε σε ιδιαίτερα χαμηλή παραγωγή λίπους, καθώς ενισχύθηκε η αύξηση της βιομάζας έναντι της λιποσυσσώρευσης. Κατόπιν έγινε μελέτη της επίδρασης των φωσφορικών αλάτων, ιχνοστοιχείων, φαινολικών συστατικών, που περιέχονται στη μελάσα, καθώς και των εμπορικών πηγών αζώτου στην παραγωγή μικροβιακών λιπιδίων χρησιμοποιώντας μελάσα ως υπόστρωμα. Η μελέτη έδειξε ότι η βέλτιστη σύσταση του θρεπτικού μέσου ήταν προσθήκη φωσφορικών αλάτων για το στέλεχος R. kratochvilovae Y-43 με μέγιστη πραγωγή λίπους 9,1 g/L. Αντιθέτως, η μεγαλύτερη παραγωγή λίπους (8,4 g/L) για το στέλεχος R. toruloides Y-27012 επιτεύχθη υπό την απουσία φωσφορικών αλάτων και ιχνοστοιχείων. Επίσης, τα φαινολικά συστατικά φάνηκε ότι δεν επηρέασαν την διαδικασία της λιποσυσσώρευσης, ενώ η απουσία των εμπορικών πηγών αζώτου από το θρεπτικό μέσο οδήγησε στο συμπέρασμα ότι το περιεχόμενο άζωτο της μελάσας είναι επαρκές για την ανάπτυξη των ζυμών και την παραγωγή λίπους. Λαμβάνοντας υπόψη τα προηγούμενα αποτελέσματα, το στέλεχος R. toruloides Y-27012 επιλέχθηκε για την περαιτέρω μελέτη παραγωγής μικροβιακού λίπους σε βιοαντιδραστήρες, χρησιμοποιώντας την βελτιστοποιημένη σύσταση του θρεπτικού μέσου σε υπόστρωμα α) μελάσας και β) μελάσας άνευ φαινολικών συστατικών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέγιστη παραγωγή λίπους ήταν 7,5 g/L σε υπόστρωμα μελάσας και 6,8 g/L σε μελάσα άνευ φαινολικών συστατικών. Τέλος, το παραγόμενο μικροβιακό λίπος αξιοποιήθηκε μαζί με την πολυόλη νεοπεντυλογλυκόλη για την παραγωγή βιολιπαντικών ουσιών, μέσω ενζυμικής διεργασίας. Ο βαθμός μετατροπής του λίπους ήταν 76% στα 5 min της αντίδρασης.
Aim of the present thesis was the ability to produce microbial oils from yeasts Rhodosporidium toruloides Y-27012 and Rhodosporidium kratochvilovae Y-43 using substrates from industrial sugar production such as molasses. Initially, liquid-state fermentations were performed in shake flasks using sugarcane as substrate. The results showed that the maximum biomass and lipid production was 22,0 g/L and 6,5 g/L, respectively, for the yeast R. toruloides Y-27012 and 23,07 g / L and 10,6 g / L, respectively, for the yeast R. kratochvilovae Y-43. Subsequently, the possibility of lipid accumulation of these strains on a molasses substrate was studied. The fact that molasses, in addition to the amount of sugar that contains, is a rich source of nitrogen and minerals, has led to particularly low lipid production, as the increase in biomass has been boosted against lipid accumulation. Then a study took place to find out the effect of phosphate buffers, minerals, phenolic components, contained in the molasses, and commercial nitrogen sources, in the production of microbial lipids using molasses as a substrate. The study showed that the optimum composition of the fermentation medium was the addition of phosphate buffers for the R. kratochvilovae Y-43 strain with a maximum lipid output of 9,1 g/L. In contrast, the biggest lipid production (8,4 g/L) for the strain of R. toruloides Y-27012 was achieved in the absence of phosphate buffers and minerals. Also, the phenolic components appeared to have not affected the process of lipid accumulation, and the absence of commercial sources of nitrogen from the fermentation medium led to the conclusion that the nitrogen content of molasses is sufficient for the growth of yeasts and lipid production. Taking into account the previous results, the strain R. toruloides Y-27012 was selected for further study of microbial oil production in bioreactors, using the optimized composition of the medium on substrate a) molasses and b) molasses without phenolic components. The results showed that maximum lipid production was 7,5 g/L on molasses and 6,8 g/L in molasses without phenolic components. Finally, the produced microbial oil was utilized with the polyol neopentylglycol for the production of biolubricants through an enzymatic process. The degree of oil conversion was 76% at the 5 min of the reaction.
