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根癌土壤杆菌产辅酶Q_(10)发酵工艺的研究

作　者: 金赛
导　师: 石贵阳
学　校: 江南大学
专　业: 生物化工
关键词: 辅酶Q10 根癌土壤杆菌 菌种 补料分批发酵 两阶段控制
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


辅酶Q10 (Coenzyme Q10, CoQ10),又名泛醌（Ubiquinone）,广泛存在于动物、植物及微生物体内,是生物细胞呼吸链中的重要电子传递体。辅酶Q10具有多种生理活性,被广泛用于药品、保健品和化妆品等领域。在所有方法中,微生物发酵法生产辅酶Q10被认为是最具发展潜力的。本文针对前期研究出现的菌种衰退,对菌种的质量进行控制,并对发酵工艺进行优化。首先针对辅酶Q10生产菌株中传代培养会导致菌种不稳定、产量严重下降这一普遍现象进行研究。结果发现,绿色菌株传代4次后部分逐渐转为白色,且白色菌株所占比例随传代次数增加而增加。同时在绿色菌株中细胞会发生衰颓,白色菌株中出现衰颓细胞极少,并且大小不同的菌落及菌落不同部位的细胞发生衰颓的比例也存在差异。通过发酵产量和稳定性的比较,确定了优质菌株的快速平板筛选标准:大菌落、绿色、圆心部位。同时提出保持菌种质量的措施为:传代次数控制在5代以内;定期进行菌株的分离,淘汰衰退菌株。在摇瓶水平对两阶段控制的补料分批发酵工艺进行研究,得到了最佳条件:5 g/L CaCO3控制pH;葡萄糖浓度控制在5-15 g/L;分别在30、48和66 h加入10% （v/v）新鲜发酵培养基（不含糖）;发酵前50 h温度和转速分别为30oC和200 r/min;50 h后温度和转速分别为34oC和175 r/min。在此条件下,DCW、辅酶Q10产量和单位细胞产量分别为15.1 g/L、228.2 mg/L和15.1 mg/g-DCW,比分批发酵分别提高了79.4%、241.2%和90.3%;发酵周期为76 h,生产强度达到3.0 mg/（L·h）。在15 L发酵罐水平,以初始发酵工艺对菌种的产量及稳定性进行验证,按标准方法筛选的菌株,产量可稳定在2100 mg/L以上,达到前期实验最高水平。同时,对两阶段控制的补料分批发酵工艺进行放大,发酵周期为86 h,生产强度为32.9 mg/（L·h）,DCW、辅酶Q10产量和单位细胞产量分别为118.9 g/L、2825.7 mg/L和23.8 mg/g-DCW,同优化前初始发酵工艺结果相比,分别提高了17.5%、22.7%和4.4%。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 辅酶Q_(10) 的简介  7
    1.1.1 辅酶Q_(10) 的结构  7
    1.1.2 辅酶Q_(10) 的理化性质  7
  1.2 辅酶Q_(10) 的生理功能及应用  7-8
  1.3 辅酶Q_(10) 的生产方法  8-9
  1.4 微生物发酵法生产辅酶Q_(10) 的研究进展  9-11
    1.4.1 菌种的选育及改造  9-10
    1.4.2 发酵条件及过程控制的优化  10-11
  1.5 菌种质量的控制  11-12
  1.6 研究目的及意义  12
  1.7 本论文的研究内容  12-13
第二章 材料与方法  13-19
  2.1 菌种  13
  2.2 主要试剂及仪器设备  13
    2.2.1 主要试剂  13
    2.2.2 主要仪器与设备  13
  2.3 培养基及培养方法  13-14
    2.3.1 培养基  13
    2.3.2 培养方法  13-14
  2.4 实验方法  14-17
    2.4.1 菌种衰退现象的研究  14-15
    2.4.2 菌种质量控制的研究  15-16
    2.4.3 摇瓶发酵工艺的优化  16
    2.4.4 15 L 发酵罐水平放大实验  16-17
  2.5 测定方法  17-19
    2.5.1 菌体干重(DCW)的测定  17
    2.5.2 葡萄糖的测定  17
    2.5.3 磷浓度的测定  17
    2.5.4 辅酶Q_(10) 的测定  17-19
第三章 结果与讨论  19-43
  3.1 菌种衰退现象的研究  19-23
    3.1.1 菌种传代培养对发酵产量的影响  19
    3.1.2 传代培养中菌落形态的变化  19-21
    3.1.3 不同菌落的细胞形态观察  21-23
  3.2 菌种质量控制的研究  23-27
    3.2.1 菌落培养时间对发酵的影响  23-24
    3.2.2 菌落形态与发酵的关系  24-25
    3.2.3 菌种遗传稳定性的研究  25-26
    3.2.4 菌种质量控制的摇瓶验证实验  26-27
  3.3 摇瓶发酵工艺的优化  27-36
    3.3.1 分批发酵  27-28
    3.3.2 补料分批发酵  28-33
    3.3.3 基于温度和溶氧两阶段控制的补料分批发酵  33-36
  3.4 15 L 发酵罐水平放大实验  36-40
    3.4.1 菌种产量及稳定性的放大验证实验  36-37
    3.4.2 补料分批发酵工艺的放大实验  37-39
    3.4.3 两阶段控制的补料分批发酵工艺的放大实验  39-40
  3.5 主要结论  40
  3.6 展望  40-43
致谢  43-45
参考文献  45-49
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  49

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 酶制剂（酵素）
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