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产番茄红素菌株的选育及代谢调控的初步研究

作　者: 王常玲
导　师: 余晓斌
学　校: 江南大学
专　业: 微生物学
关键词: 三孢布拉霉番茄红素异宗配合代谢调控
分类号: Q93
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

番茄红素是由11个共轭双键和2个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物,因此具有极强的淬灭单线态氧和清除自由基的能力,它的抗氧化能力是β-胡萝卜素的2倍,是维生素E的100倍,近年来备受世人关注。本研究通过诱变三孢布拉霉负菌菌株,提高番茄红素产量,优化培养条件,并通过代谢调控,提高代谢途径中关键酶的活性,加大类胡萝卜素代谢流,提高番茄红素的产量。以三孢布拉霉负菌(-)08-09为出发菌株,经过紫外线诱变得到一株番茄红素产量高于原始菌株22.54%的突变株UV-312;经过亚硝酸诱变得到一株番茄红素产量高于原始菌株31.52%的突变株NA-62;经过紫外和亚硝酸复合诱变得到一株番茄红素产量高于原始菌株59.72%的突变株UN-10。通过正交实验得到三孢布拉霉液体发酵最佳培养基组成为:玉米粉3.0%,棉籽饼粉4.0%,KH2PO4 0.5%,棉籽油9.0%,接种量15%(V/V)。最佳液体摇瓶培养条件为:培养温度27℃,装液量20 mL/250 mL,初始pH 7.5,正负菌接种比例1:20,接种量15%(V/V),转速180 r/min,培养时间5 d。在此培养条件下三孢布拉霉菌体分散较好,其菌体最大生物量、番茄红素产量分别为73.46 g/L、1.36 g/L。正负菌平板上形成的色带宽度大小反映异宗配合的强弱,这与番茄红素的产量有密切的关系。色带宽的正负菌配对接合能力较强,番茄红素产量也较高。大豆卵磷脂的添加有利于色带的形成,当大豆卵磷脂的添加量为0.3%时,番茄红素产量为1.61 g/L,提高了21.97%。乙酸钠和乳酸钠的浓度分别为0.15 g/L和0.20 g/L时,色素带较宽;添加乙酸钠0.10 g/L或添加乳酸钠0.15 g/L时,较有利于产物的合成,番茄红素产量分别为1.56 g/L、1.45 g/L。考察了代谢促进剂和阻断剂对番茄红素合成的代谢调控。在各种代谢促进剂中选取了乙醇、氨苄青霉素和H2O2进行代谢调控,发酵36 h添加0.10%的乙醇时,番茄红素产量达1.64 g/L,比对照提高了22.38%;24 h添加0.075 g/L的氨苄青霉素时,番茄红素产量达1.65 g/L,比对照提高了24.06%;36 h添加0.10%的H2O2时,番茄红素产量达1.63 g/L,比对照提高了23.48%;在各种代谢阻断剂中,添加咪唑对β-胡萝卜素合成途径的阻断效果较佳,当40 h添加1.0 g/L的咪唑时,番茄红素产量达1.62 g/L,且一次添加要比分批添加效果好。24 h添加0.075 g/L的氨苄青霉素,36 h分别添加0.3%的大豆卵磷脂和1.0 g/L的亚油酸,40 h添加1.0 g/L的咪唑进行复合调控,番茄红素产量达1.72 g/L。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章引言  8-15
  1.1 番茄红素的结构与性质  8-9
  1.2 番茄红素的生物学功能  9
  1.3 番茄红素的生产方法  9-11
    1.3.1 天然提取法  9-10
    1.3.2 化学合成法  10
    1.3.3 微生物发酵法生产番茄红素  10-11
  1.4 三孢布拉霉发酵生产番茄红素  11-13
    1.4.1 三孢布拉霉  11-12
    1.4.2 三孢布拉霉中番茄红素的生物合成途径  12
    1.4.3 三孢布拉霉合成番茄红素的代谢调控  12-13
  1.5 微生物法生产番茄红素的国内外研究进展及市场状况  13-14
    1.5.1 国内外番茄红素的生产研究进展  13-14
    1.5.2 番茄红素的市场状况  14
  1.6 本课题的立题背景及研究意义  14
  1.7 课题的研究任务  14-15
第二章实验材料与方法  15-20
  2.1 试剂与仪器、设备  15-16
    2.1.1 主要试剂  15
    2.1.2 主要设备  15-16
  2.2 实验菌种  16
    2.2.1 菌种来源  16
    2.2.2 菌种保藏方法  16
    2.2.3 培养基  16
    2.2.4 培养条件  16
  2.3 分析方法  16-17
    2.3.1 正负菌平板培养色素带的测量  16
    2.3.2 扫描电镜样品的制备和观察  16
    2.3.3 生物量的测定  16-17
    2.3.4 番茄红素的提取  17
    2.3.5 番茄红素的测定  17
  2.4 诱变方法  17-18
    2.4.1 单孢子悬液的制备  17
    2.4.2 突变株的筛选  17-18
    2.4.3 诱变处理  18
  2.5 过氧化氢酶(CAT)的测定方法  18-20
    2.5.1 酶液提取  18
    2.5.2 CAT 的测定  18-20
第三章结果与讨论  20-45
  3.1 菌株的选育  20-27
    3.1.1 孢子培养时间的确定  20-21
    3.1.2 诱变剂致死率的确定  21-22
    3.1.3 诱变结果  22-27
  3.2 摇瓶发酵条件的优化  27-36
    3.2.1 培养条件的确定  27-32
    3.2.2 主要营养成分优化  32-36
  3.3 大豆卵磷脂和小分子羧酸盐对异宗配合色带和发酵的影响  36-38
    3.3.1 平板正负菌接触区色带的观察  36
    3.3.2 大豆卵磷脂对异宗配合色带和番茄红素发酵的影响  36-38
    3.3.3 乙酸钠和乳酸钠对异宗配合色带和番茄红素发酵的影响  38
  3.4 番茄红素发酵的代谢调控  38-45
    3.4.1 乙醇对番茄红素发酵的调控  39-40
    3.4.2 H_2O_2 的添加对三孢布拉霉体内CAT 合成和发酵的调控  40-41
    3.4.3 青霉素、氨苄青霉素的添加对番茄红素发酵的调控  41-42
    3.4.4 阻断剂的添加对代谢的调控和番茄红素产量的影响  42-44
    3.4.5 复合添加对调控的影响  44-45
第四章结论与展望  45-47
  4.1 主要结论  45
  4.2 展望  45-47
致谢  47-48
参考文献  48-52
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  52

产番茄红素菌株的选育及代谢调控的初步研究

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