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小克银汉霉菌发酵生产γ-亚麻酸培养条件及发酵策略优化

作　者: 胡超群
导　师: 卢英华
学　校: 厦门大学
专　业: 生物化工
关键词: γ-亚麻酸 小克银汉霉菌 温度转换策略 发酵罐培养 真菌生长模型
分类号: TQ921
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


γ-亚麻酸(y-linolenic acid, GLA)是一种重要的多不饱和脂肪酸。γ-亚麻酸不仅在营养代谢中起重要作用,而且还广泛应用于医药、食品、饲料、化妆品等行业。为了满足日益增长的市场需求,亟需提高γ-亚麻酸的生产水平。本文以小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata XMU Lu415)为生产菌株,首先在自然pH的培养基D上培养测定其生长曲线,发现该菌株的生物量、油脂产量和GLA产量均在培养7天左右达最大值,分别为4.37g/L、1.00g/L和60.05mg/L。在此基础上,进一步研究了6种不同培养基对其细胞生长和GLA积累的影响,发现培养基D为最佳培养基,其生物量、油脂产量和GLA产量可分别达到30.96g/L,9.66g/L和601.93mg/L,较自然pH的培养基D分别提高了9倍左右。接着对培养基D中的碳源、氮源和pH进行了研究,结果表明,最佳初始葡萄糖浓度为90g/L,最优无机氮源NaNO3,最优混合有机氮源比例为胰蛋白胨：酵母粉=5：1和最适pH范围为6.5-7.0。同时,在此最佳培养条件下,该菌种的GLA产量可进一步提高至669.55±8.89mg/L,较自然pH的培养基D产量提高了10倍以上。其次,本文对发酵生产GLA的温度转换策略进行了研究。考察了在不同培养温度(14℃、280C和37℃)条件下,菌株细胞生长、油脂积累和GLA及其它脂肪酸的合成情况。结果发现,当温度由14℃提高至37℃时,菌体的最大生物量可由26.2g/L提高至39.7g/L,但γ-亚麻酸产量由780.45mg/L降低至386.38mg/L。这表明低温有利于γ-亚麻酸积累,高温有利于细胞生长。鉴于此,实验采用前168h于37℃条件大量合成细胞,后120h于14℃条件下胁迫细胞积累Y-亚麻酸的培养策略,最终其生物量和γ-亚麻酸产量可分别达到30.2g/L和1322.79mg/L。最后,采用优化后的培养基,在5.0L发酵罐中考察了不同培养策略对该菌株细胞生长及γ-亚麻酸合成的影响。结果表明,当使用pH-stat培养策略时,该菌株的Y-亚麻酸产量为654.76mg/L。在此基础上,进一步采用基于葡萄糖流加或未流加的温度转换发酵策略考察了该菌株γ-亚麻酸的生产情况。结果表明,其γ-亚麻酸产量可分别达到1265.22mg/L和1633.38mg/L。可见,温度转换策略能有效提高γ-亚麻酸产量,为γ-亚麻酸的产业化研究提供了一定的参考价值。

全文目录


CONTENTS  6-9
摘要  9-11
Abstract  11-13
第一章 绪论  13-28
  1.1 γ-亚麻酸的理化性质  13-14
  1.2 γ-亚麻酸的生理功能  14-16
  1.3 γ-亚麻酸的应用研究概况  16-18
    1.3.1 γ-亚麻酸在医学方面的应用  16
    1.3.2 γ-亚麻酸在食品营养方面的应用  16-17
    1.3.3 γ-亚麻酸在饲料添加剂和化妆品方面的应用  17-18
  1.4 γ-亚麻酸的生物合成途径及代谢调节机制  18-20
  1.5 γ-亚麻酸的生产研究概况  20-23
    1.5.1 动植物提取法  20-21
    1.5.2 化学合成法  21
    1.5.3 生化合成法  21
    1.5.4 微生物发酵法  21-23
  1.6 小克银汉霉菌培养工艺研究概况  23-25
    1.6.1 培养基成分对菌体生长的影响  23-24
    1.6.2 培养条件对菌体生长的影响  24
    1.6.3 培养方式对菌体生长的影响  24-25
  1.7 真菌生长模型  25-26
  1.8 本课题研究意义及研究内容  26-28
    1.8.1 研究目的与意义  26
    1.8.2 研究内容  26-28
第二章 γ-亚麻酸发酵工艺优化  28-45
  2.1 材料与方法  28-37
    2.1.1 菌种  28
    2.1.2 培养基  28-32
    2.1.3 培养条件  32
    2.1.4 主要药品和仪器  32
    2.1.5 实验方法  32-37
  2.2 结果与讨论  37-43
    2.2.1 培养周期确定  37-38
    2.2.2 最优基础培养基确定  38-39
    2.2.3 葡萄糖浓度优化  39-40
    2.2.4 无机氮源种类  40-41
    2.2.5 混合有机氮源比例  41-42
    2.2.6 最适pH值  42-43
  2.3 本章小结  43-45
第三章 温度转换策略发酵γ-亚麻酸研究  45-63
  3.1 材料与方法  45-50
    3.1.1 主要药品和仪器  45
    3.1.2 实验方法  45-50
  3.2 结果与讨论  50-62
    3.2.1 温度对生物量和油脂积累的影响  50-52
    3.2.2 最优温度转换  52-55
    3.2.3 真菌生长模型  55-58
    3.2.4 脂肪酸组成与GLA积累  58-62
  3.3 本章小结  62-63
第四章 发酵罐放大培养研究  63-72
  4.1 材料与方法  63-64
    4.1.1 主要药品和仪器  63
    4.1.2 实验方法  63-64
  4.2 结果与讨论  64-71
    4.2.1 pH-stat分批发酵  64-66
    4.2.2 温度转换分批发酵  66-68
    4.2.3 基于葡萄糖流加的温度转换分批发酵  68-71
  4.3 本章小结  71-72
第五章 结论与展望  72-74
  5.1 结论  72-73
  5.2 存在问题及展望  73-74
参考文献  74-81
附录  81-86
在读期间发表论文  86-87
致谢  87

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 发酵法制有机酸
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