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戴氏虫草发酵工程研究:氧供应的影响

作 者: 窦(王莹)
导 师: 钟建江
学 校: 华东理工大学
专 业: 生物化工
关键词: 戴氏虫草 次级代谢物产量 深层发酵 氧供应 基因表达
分类号: S567.39
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
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内容摘要


虫草是一类珍稀的药食两用真菌,具有多种药用价值和丰富多彩的代谢产物,在保健品领域具有巨大的应用前景。但是,由于虫草生长对自然环境要求苛刻,严重阻碍了其广泛应用。如何通过深层发酵技术大量获得虫草菌丝体和活性代谢产物成为其开发应用的关键科学问题。戴氏虫草(Cordyceps taii)作为虫草类真菌的一个物种,在我国贵州一直作为滋补品使用。现代药理学研究表明,戴氏虫草具有抗癌、抗突变、免疫调节、清除自由基等生物活性,其研发潜力巨大。但至今,对该菌的发酵过程研究甚为匮乏。本课题进行了戴氏虫草菌丝体的深层发酵,并以抗癌活性为导向分离得到了小分子化合物烟曲霉酸。对烟曲霉酸的体外抗癌活性研究表明其对HeLa, HepG2.95-D和SW1990多种癌细胞的生长都有抑制作用。故在随后的研究将烟曲霉酸作为戴氏虫草发酵过程中的一种主要生理活性成分加以考察。由于氧供应是发酵过程重要参数,本课题用体积氧传递系数KLa值来评价氧供应能力,研究了不同初始KLa值(10.1h-1到33.8h-1)对戴氏虫草发酵菌丝体和烟曲霉酸产量的影响。研究表明细胞量在初始KLa为14.3h-1时达到最高值17.2g/L,说明较低的氧供应有利于细胞的生长。耗氧速率(OUR)在细胞对数生长期迅速增加;在初始KLa为33.8h-1的条件下,OUR在第6天达到最高值196.131mmol/(L·h),说明OUR和细胞的生长密切相关。在初始KLa为10.1h-1的条件下,烟曲霉酸产量在第16天达到最高值(9.6mg/L),其最大产率则在初始KLa为33.8h-1时达到。为深入探讨氧供应对烟曲霉酸合成的影响,本文还检测了相关合成基因hmgs(编码羟甲基戊二酰-CoA合酶)、hmgr(编码羟基甲基戊二酰基-CoA还原酶)和sqs(编码羟甲鲨烯合酶)在初始KLa值为10.1h-1时(相对33.8h-1的条件下)的表达水平,结果显示在第2天和第8天是下调的,但是在第14天是上调的,与在这两个供氧条件下烟曲霉酸的产量相对应,说明不同的氧供应影响相关合成基因的转录水平。综上所述,本文为大规模发酵生产戴氏虫草菌丝体和烟曲霉酸提供了有用信息,并对其今后在保健品方面的商业研发具有良好的意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 中草药及高等真菌  10
  1.2 虫草概述及其药食作用  10-16
  1.3 虫草代谢产物  16-19
  1.4 虫草培养  19-21
    1.4.1 虫草子实体培养  19
    1.4.2 虫草菌丝体深层发酵  19-21
  1.5 氧供应对发酵过程的影响  21-23
  1.6 本文的研究意义、目的和内容  23-25
第二章 戴氏虫草中抗癌活性化合物的的分离及其抗癌活性评价  25-37
  2.1 前言  25
  2.2 材料与方法  25-32
    2.2.1 实验材料  25-28
    2.2.2 实验方法  28-32
  2.3 结果  32-35
    2.3.1 抗癌活性化合物的分离及其结构鉴定  32-35
    2.3.2 烟曲霉酸抗癌活性初探  35
  2.4 讨论  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 氧供应对戴氏虫草菌丝体和烟曲霉酸生产的影响  37-55
  3.1 前言  37-38
  3.2 材料和方法  38-47
    3.2.1 实验材料  38-40
    3.2.2 实验方法  40-47
  3.3 结果  47-50
    3.3.1 不同初始K_La对于细胞量、糖消耗、溶氧及氧消耗的影响  47-48
    3.3.2 不同初始K_La对烟曲霉酸产量的动态影响  48-50
    3.3.3 不同初始K_La对烟曲霉酸合成基因转录水平的影响  50
  3.4 讨论  50-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章 结论与展望  55-57
  4.1 全文结论  55
  4.2 本文特色与创新点  55
  4.3 展望  55-57
参考文献  57-73
攻读硕士期间发表的论文  73-74
致谢  74-75
附录  75-86

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