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产小檗碱内生真菌S-NU-41的代谢调节及深层液体发酵的研究

作　者: 赵昕
导　师: 殷红
学　校: 西北大学
专　业: 微生物学
关键词: 小檗碱内生真菌黄檗发酵条件优化分批-补料培养
分类号: TQ920.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以本实验室从黄檗枝条中分离并诱变获得的高产小檗碱产生菌S-NU-41为实验材料,探究影响该菌次级代谢产物的各种因素,以期在产量上再有进一步的提高,然后在5 L发酵罐中的发酵条件进行了初步探究,为实际生产提供参考。本文通过向培养基中添加不同浓度的植物黄檗提取物以及金属离子,筛选出能提高小檗碱产量的最佳浓度；在此基础上优化了该菌株的摇瓶补料条件及5L发酵罐的发酵条件,并研究了菌株在发酵罐中的分批发酵和补料分批发酵条件。在发酵培养基中加入1%的黄檗植物提取物可以提高菌株产小檗碱的能力,比对照中小檗碱的产量提高了26.2%；向固体培养中加入5%的提取物,菌丝生长情况最好。经过金属离子的筛选试验,确定K+、Ca2+、Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Mg2+离子对该菌株产小檗碱的能力有促进作用,其中Zn2+和Mg2+的作用最为明显,最佳浓度都是0.3 mmol/L,相比对照,小檗碱的产量分别提高了24.5%和24.4%。而Co2+离子具有明显的抑制作用。在摇瓶补料发酵中,研究了菌株S-NU-41的最佳补料时间和量,结果显示：补加C源、N源、培养基及前体物质的最佳时机分别是30h、42h、30h和42h；而补加C源、N源及前体物质最佳的量分别是30g/L、4g/L、优化后的C/N和1mg/L,小檗碱的浓度相比不补料时分别增加了16.0%、19.5%、25.0%和28.2%。在5L发酵罐中,研究了菌株S-NU-41的发酵规律,通过提高搅拌速度和通气量改善了菌体快速增长时期的氧供应不足状况,将菌体的发酵时间提前了6h,最终菌丝干重比摇瓶中提高了217.9%,小檗碱的产量也达到了1.946 mg/L。通过在摇瓶补料的基础上进行了分批补料发酵实验,结果显示：C源和培养基进行间歇式流加,在发酵30h至36 h每2h流加一次,相对于分批发酵小檗碱的产量分别提高了26.8%和29.2%；N源和前体进行连续流加,流加时间开始于42 h,小檗碱的产量相对于分批发酵分别提高了13.5%和39.7%。因此,添加培养基和前体对小檗碱的产量影响较大。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章综述部分  9-22
  1.1 小檗碱的研究进展  9-12
    1.1.1 渐危药用植物黄檗的研究概况  9-12
  1.2 植物内生真菌的研究进展  12-16
    1.2.1 植物内生真菌的多样性  13-14
    1.2.2 植物内生菌与宿主的相互关系  14-15
    1.2.3 药用植物内生真菌产活性成分的研究概述  15-16
  1.3 药用真菌深层液体发酵的研究进展  16-20
    1.3.1 药用真菌的生物学特性对液体深层发酵的影响  17
    1.3.2 药用真菌液体深层发酵时各项参数的控制  17-19
    1.3.3 补料分批发酵培养  19-20
    1.3.4 药用真菌液体深层发酵研究的展望  20
  1.4 本文研究目的与意义  20-22
第二章 S-NU-41菌株产小檗碱能力的验证  22-26
  2.1 实验材料及仪器  22-23
    2.1.1 实验菌株  22
    2.1.2 实验试剂  22
    2.1.3 标准品  22
    2.1.4 培养基  22
    2.1.5 实验仪器  22-23
  2.2 实验方法  23-24
    2.2.1 菌种的活化  23
    2.2.2 种子液的制备  23
    2.2.3 发酵液的制备  23
    2.2.4 小檗碱的提取  23-24
    2.2.5 S-NU-41产小檗碱能力的定量检测  24
  2.3 实验结果与分析  24-25
    2.3.1 S-NU-41代谢产物的鉴定  24-25
    2.3.2 回归方程的建立  25
  2.4 讨论  25-26
第三章植物黄檗对S-NU-41菌株的影响  26-31
  3.1 实验材料与仪器  26
  3.2 实验方法  26-27
    3.2.1 黄柏枝条的处理  26
    3.2.2 固体培养基的制备  26
    3.2.3 种子液的制备  26
    3.2.4 发酵液的制备及处理  26-27
    3.2.5 小檗碱含量的检测  27
  3.3 实验结果及分析  27-30
    3.3.1 菌落形态的比较  27-29
    3.3.2 S-NU-41菌株产小檗碱能力的测定  29-30
  3.4 讨论  30-31
第四章金属离子对S-NU-41菌株的影响  31-34
  4.1 实验材料与仪器  31
  4.2 实验方法  31-32
    4.2.1 固体培养基的制备  31
    4.2.2 种子液的制备  31
    4.2.3 发酵液的制备及处理  31-32
  4.3 实验结果与分析  32-34
    4.3.1 菌落形态的比较  32
    4.3.2 不同金属离子不同浓度梯度的小檗碱产量  32-34
第五章 S-NU-41菌株的摇瓶补料发酵  34-41
  5.1 实验材料与仪器  34
  5.2 实验方法  34-36
    5.2.1 S-NU-41菌株生长曲线的绘制  34
    5.2.2 补加C源试验  34
    5.2.3 补加N源试验  34-35
    5.2.4 补加培养基  35
    5.2.5 补加前体试验  35-36
  5.3 实验结果与分析  36-40
    5.3.1 S-NU-41的生长周期  36
    5.3.2 补加C源对菌株S-NU-41产小檗碱能力的影响  36-37
    5.3.3 补加N源对菌株S-NU-41产小檗碱能力的影响  37-38
    5.3.4 补加培养基对菌株S-NU-41产小檗碱能力的影响  38-39
    5.3.5 补加前体对菌株S-NU-41产小檗碱能力的影响  39-40
  5.4 讨论  40-41
第六章菌株S-NU-41的5L发酵罐分批发酵与分批-补料发酵  41-61
  6.1 实验材料与仪器  41-42
    6.1.1 培养基  41-42
    6.1.2 实验主要仪器  42
  6.2 实验方法  42-44
    6.2.1 5L发酵罐的分批发酵  42-43
    6.2.2 5L发酵罐的分批-补料培养  43-44
  6.3 实验结果与分析  44-59
    6.3.1 葡萄糖标准曲线的绘制  44
    6.3.2 S-NU-41菌株5L发酵罐中的发酵规律  44-49
    6.3.3 S-NU-41菌株5L发酵罐中的发酵条件的优化  49
    6.3.4 5L发酵罐分批-补料发酵  49-59
  6.4 讨论  59-61
本文小结  61-63
参考文献  63-70
攻读硕士学位期间取得的学术成果  70-71
致谢  71

产小檗碱内生真菌S-NU-41的代谢调节及深层液体发酵的研究

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