试述酵母类胡萝卜素高产菌选育与发酵条件

摘要：本论文以锁掷酵母(Sporidiobolus pararoseus)JD-2(实验室保藏菌株)为出发菌株，通过传统诱变策略选育出一株类胡萝卜素高产菌株，产量相比出发菌株提升了52.41%，命名为JD-3；再对JD-3产类胡萝卜素的工艺条件进行了探讨，最终确定了能定向积累单一色素的最佳工艺条件。最后对锁掷酵母多糖进行了初步探讨。主要内容及结果如下：(1)类胡萝卜素分离与鉴定：探讨了锁掷酵母细胞破碎策略和胞内色素的提取策略，结合薄板层析、液相色谱、液质联用和光谱浅析等策略进行定性定量浅析，确定了锁掷酵母中主要类胡萝卜素有三种：β-胡萝卜素、红酵母烯和红酵母红素。(2) JD-2通过紫外诱变(UV)和硫酸二乙酯诱变(DES)对出发菌株进行处理，然后通过平板筛选和摇瓶筛选得到一株类胡萝卜素高产菌株，产量相比出发菌株提升了52.41%，命名为JD-3。(3)锁掷酵母产类胡萝卜素发酵培养基的优化：首先考察了碳源、氮源、无机盐对类胡萝卜素产量的影响，单因素实验结果表明最佳碳源、氮源、无机盐分别为：葡萄糖、酵母膏、KH_2PO_4和MgSO_4·7H_2O。通过四因素三水平正交优化实验确定了其最佳培养基组成为葡萄糖100g/L，玉米浆20g/L，KH_2PO_41g/L，MgSO_4·7H_2O0.5g/L。锁掷酵母产类胡萝卜素发酵条件的优化：主要考察了种龄、接种量、初始pH、温度和溶氧对类胡萝卜素产量的影响，单因素试验最佳条件：种龄18h、接种量10%、初始pH6.0、温度28℃和相对溶氧（DO）30%左右。(4)探讨了补料分批发酵时溶氧和氮源对类胡萝卜素组成的影响，结果表明培养基中同时添加有机氮源和无机氮源且溶氧制约在5%左右时有利于β-胡萝卜素的大量积累，最佳有机氮源和无机氮源分别为玉米浆和硫酸铵，补料分批发酵时β-胡萝卜素产量达到31.28mg/L，红酵母烯12.38mg/L；培养基中只添加有机氮源且相对溶氧制约在30%左右时有利于红酵母烯的大量积累，最佳有机氮源为酵母膏，补料分批发酵时红酵母烯产量达到38.96mg/L，β-胡萝卜素12.36mg/L。(5)锁掷酵母产多糖的探讨。主要考察了氮源种类和浓度对锁掷酵母产胞外多糖的影响，结果表明产胞外多糖的最佳氮源为硫酸铵，胞外多糖的分子量随着硫酸铵浓度的增大而降低，当硫酸铵浓度为1.5g/L时，胞外多糖积累量最高达到6.89g/L。补料分批发酵72h时胞外多糖积累量可达16.2g/L；探讨了锁掷酵母多糖中的单糖组成，结果显示胞外多糖和细胞壁多糖的单糖组成差别很大。关键词：锁掷酵母论文类胡萝卜素论文定向积累论文酵母多糖论文

摘要3-4

Abstract4-6

目录6-8

第一章 引言8-15

1.1 类胡萝卜素介绍8-9

1.1.1 类胡萝卜素的由来及分类8

1.1.2 类胡萝卜素的分布情况8

1.1.3 类胡萝卜素的基本结构及性质8-9

1.2 类胡萝卜素的生产策略9-11

1.2.1 植物提取法10

1.2.2 化学合成法10

1.2.3 生物合成法10-11

1.3 类胡萝卜素在锁掷酵母中的合成途经11-12

1.4 类胡萝卜素的生理功能及其运用12

1.5 酵母多糖的探讨进展12-13

1.6 产类胡萝卜素菌株的探讨进展13-14

1.7 本课题探讨的目的与作用14

1.8 本课题探讨的内容14-15

第二章 材料与策略15-20

2.1 材料15-16

2.1.1 菌株15

2.1.2 培养基15

2.1.3 主要试剂和仪器15-16

2.2 策略16-20

2.2.1 培养策略16

2.2.2 细胞破壁策略16-17

2.2.3 色素提取策略17

2.2.4 诱变策略17

2.2.5 筛选策略17-18

2.2.6 酵母多糖的制备策略18

2.2.7 测定策略浅析18-20

第三章 结果与讨论20-41

3.1 锁掷酵母中类胡萝卜素的破壁提取工艺的探讨20-22

3.1.1 锁掷酵母破壁策略的选择20-21

3.1.2 类胡萝卜素提取策略的选择21-22

3.2 类胡萝卜素的定性定量浅析22-24

3.2.1 薄板层析结果22-23

3.2.2高效液相色谱图23

3.2.3 光谱图及质谱图23-24

3.3 锁掷酵母菌株的选育24-27

3.3.1 菌种生长曲线和比生长曲线的测定25

3.3.2 诱变时间的确定25-26

3.3.3 类胡萝卜素产生菌的选育谱系26-27

3.3.4 菌株 JD-3 遗传稳定性的探讨27

3.4 发酵培养基的优化27-31

3.4.1 培养基中最佳碳源的确定27-28

3.4.2 培养基中最佳氮源的确定28-30

3.4.3 培养基中最佳无机盐的确定30

3.4.4 培养基的正交优化30-31

3.5 发酵条件的优化31-35

3.5.1 最佳种龄的选择31-32

3.5.2 最佳接种量的选择32-33

3.5.3 最佳初始 pH 的选择33

3.5.4 最佳发酵温度的选择33-34

3.5.5 最佳溶氧的选择34-35

3.6 7L 罐补料分批发酵的探讨35-36

3.7 锁掷酵母多糖的探讨36-41

3.7.1 不同氮源对胞外多糖积累的影响37-38

3.7.2 锁掷酵母补料分批发酵产胞外多糖的探讨38-39

3.7.3 锁掷酵母胞外多糖和胞壁多糖中的单糖浅析39-41

主要结论与展望41-43

主要结论41-42

展望42-43

致谢43-44