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粘红酵母发酵生产辅酶Q_(10)的研究

作　者: 尹腊梅
导　师: 袁其朋
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 粘红酵母发酵优化发酵动力学辅酶Q10 诱导因子
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以粘红酵母为研究对象,对粘红酵母发酵生产辅酶Q1o从发酵工艺和代谢调控两个方面进行了系统的研究。首先,利用一系列统计学方法优化粘红酵母发酵辅酶Q10发酵培养基主要成分和发酵条件。在单因素优化的基础上通过正交试验确定对粘红酵母生物量和辅酶Q10影响显著性因素；然后,利用中心组成(CCD)设计和响应面方法(RSM)获得辅酶Q10生产的优化发酵培养基,该培养基在摇瓶培养中可获得粘红酵母生物量18.648g/L,辅酶Q1016.405mg/L。成功构建了粘红酵母发酵生产细胞生长动力学模型、辅酶Q10生成动力学模型和基质消耗动力学模型,探讨了发酵方式的确立。最终确定pH恒定-定时恒速补料发酵方式,生物量和CoQl0产量达到28.887g/L和31.553mg/L。初步考察了维生素B1、维生素H3、脱落酸和三孢酸这四种化学诱导因子对辅酶Q10合成的影响。其中脱落酸和三孢酸的诱导效果较大,添加浓度分别为6mg/L和3mg/L时辅酶Q1o产量分别提高61.6%和81.868%,脱落酸和三孢酸能够促进辅酶Q1o和麦角固醇的合成,抑制β-胡萝卜素生成,且三孢酸的作用效果较脱落酸明显；在发酵36h添加6mg/LABA,同时在60h添加3mg/L酮康唑,麦角固醇产量降低21.42%,CoQ10和β-胡萝卜素的产量分别提高47.63%和201.63%。对比研究了生物诱导因子(包括植物诱导因子和真菌诱导因子)对辅酶Q10的刺激作用。在发酵培养基中分别添加300ml/L植物诱导因子海带粗提物和4ml/L海带精提物-岩藻黄素,辅酶Q1o产量分别提高4.54%和11.59%；三孢布拉霉诱导因子对辅酶Q10合成有抑制作用,40mg/L红发夫酵母诱导因子和10mg/L酿酒酵母诱导因子使辅酶Q10产量较空白样品分别提高21.66%和7.33%。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-18
第一章文献综述  18-34
  1.1 辅酶Q_(10)的概述  18
  1.2 辅酶Q_(10)发展历程  18
  1.3 辅酶Q_(10)的结构和理化性质  18-19
  1.4 辅酶Q_(10)的生理功能  19-20
    1.4.1 自由基清除和抗氧化作用  19
    1.4.2 稳定细胞膜和维持钙离子通道完整性  19
    1.4.3 免疫增强作用  19
    1.4.4 对大脑的推动保护作用  19-20
    1.4.5 改善微循环障碍  20
  1.5 辅酶Q_(10)的应用  20-22
    1.5.1 心血管疾病的治疗  20-21
    1.5.2 神经系统疾病的治疗  21
    1.5.3 皮肤疾病的治疗  21
    1.5.4 癌症和免疫缺陷病方面的治疗  21
    1.5.5 在食品方面的应用  21-22
  1.6 辅酶Q_(10)的制备方法  22-24
    1.6.1 动植物细胞提取法  22
    1.6.2 化学合成法  22-23
    1.6.3 微生物发酵法  23-24
  1.7 辅酶Q_(10)生物合成途径的研究  24-30
    1.7.1 芳香环的合成  24
    1.7.2 侧链的合成  24-30
  1.8 粘红酵母简介  30-31
    1.8.1 粘红酵母的形态和生理特性  30
    1.8.2 粘红酵母的应用  30-31
  1.9 选题背景及主要研究内容  31-34
    1.9.1 选题背景  31
    1.9.2 本文研究内容  31-34
第二章材料和方法  34-44
  2.1 菌种和培养基  34
    2.1.1 菌种  34
    2.1.2 培养基  34
  2.2 实验药品与仪器设备  34
    2.2.1 实验试剂  34
    2.2.2 实验仪器  34
  2.3 实验工艺路线  34-35
  2.4 实验方法  35-36
    2.4.1 发酵方法  35
    2.4.2 菌体生物量的测定  35-36
  2.5 产物提取和检测方法  36-40
    2.5.1 辅酶Q_(10)的提取和检测  36-39
    2.5.2 β-胡萝卜素的提取和检测  39-40
    2.5.3 麦角固醇的提取和检测  40
  2.6 残糖含量测定  40-42
    2.6.1 DNS(3,5-二硝基水杨酸)溶液配制  41
    2.6.2 标准曲线的绘制  41-42
  2.7 本章小结  42-44
第三章发酵工艺条件的研究  44-66
  3.1 实验材料  44-45
    3.1.1 菌种  44
    3.1.2 实验药品  44
    3.1.3 实验设备  44-45
  3.2 单因素实验  45-51
    3.2.1 碳源的优化  45-47
    3.2.2 氮源的优化  47-49
    3.2.3 无机盐的优化  49-51
  3.3 正交试验  51-54
    3.3.1 考察因素以及各因素考察水平的确定  51-52
    3.3.2 正交试验表的设计  52-53
    3.3.3 正交试验结果与讨论  53-54
  3.4 中心组合设计及响应面方法优化培养基成分  54-58
    3.4.1 因素水平的筛选  54-55
    3.4.2 试验结果分析  55-58
  3.5 发酵条件优化  58-63
    3.5.1 最佳初始pH的确定  58-60
    3.5.2 最佳培养温度的确定  60
    3.5.3 转速对发酵的影响  60-61
    3.5.4 最佳装液量的确定  61-62
    3.5.5 接种量的优化  62-63
  3.6 本章小结  63-66
第四章发酵工艺路线确定  66-82
  4.1 实验材料  66
    4.1.1 菌种  66
    4.1.2 实验药品  66
    4.1.3 实验设备  66
  4.2 发酵动力学研究  66-74
    4.2.1 发酵生长曲线的绘制  66-68
    4.2.2 发酵过程中u,Q_P,Q_S参数测定  68-69
    4.2.3 动力学模型的建立  69-74
    4.2.4 本节小结  74
  4.3 补料工艺的确定  74-79
    4.3.1 摇瓶补料  74-76
    4.3.2 间歇恒速补料  76-78
    4.3.3 pH恒定-间歇恒速补料分批发酵  78-79
  4.4 本章小结  79-82
第五章添加物对CoQ_(10)合成影响  82-106
  5.1 实验材料  82
    5.1.1 菌种  82
    5.1.2 实验药品  82
    5.1.3 实验设备  82
  5.2 实验方法  82-84
    5.2.1 培养基配制  82-83
    5.2.2 添加物制备  83-84
  5.3 实验方法  84
  5.4 结果与讨论  84-104
    5.4.1 化学诱导因子  85-98
    5.4.2 生物诱导因子  98-104
  5.5 本章小结  104-106
第六章结论和展望  106-110
  6.1 结论  106-107
  6.2 建议与展望  107-110
参考文献  110-116
附录  116-120
致谢  120-122
研究成果及作者发表的学术论文  122-124
作者和导师简介  124-125
附录  125-126

粘红酵母发酵生产辅酶Q_(10)的研究

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