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本文以球形节杆菌(Arthrobacter globiformis) RC-1(实验室保藏菌株)为出发菌株,利用紫外(UV)诱变、硫酸二乙酯(DES)诱变方法选育得到一株产类胡萝卜素理想菌株M-3。实验首先确定了最佳的细胞破壁方法,之后研究了胞内类胡萝卜素萃取纯化方法和定性分析方法,最后对突变菌株M-3产类胡萝卜素的液态发酵条件进行优化,并确定了最佳的摇瓶发酵条件。在摇瓶发酵过程中,通过向发酵液中添加一些物质后,总类胡萝卜素产量得到大幅提高。然后测定菌株M-3干菌体的氨基酸和脂肪酸成分,并分析其作为功能饲料添加剂的可行性,最后研究了多种外界因素对萃取液中类胡萝卜素稳定性的影响,从而确定了合适的存储条件。主要研究内容和结果如下：(1)用UV、DES对出发菌株RC-1进行诱变处理,通过菌体致死率(70%-80%)确定UV的照射时间和DES的混合处理时间。将诱变菌液分别涂布于不同浓度的二苯胺抗性平板上培养数天后,依菌落直径大小和颜色深浅对目标菌株进行挑选。之后对筛选得到的突变株进行摇瓶初筛和摇瓶复筛实验,最终选育得到一株产类胡萝卜素产生菌——球形节杆菌M-3。在液态发酵条件未经优化的前提下,其总类胡萝卜素产量由12.43mg·L-1提高到26.32mg·L-1.(2)对球形节杆菌细胞破壁条件、胞内类胡萝卜素萃取纯化方法和各组分定性分析方法进行研究。经多种细胞破壁方法相比较后,确定采取反复冻融破壁法。将多种不同极性有机溶剂萃取效果相比较后,确定无水乙醇-丙酮(2：1,体积分数)混合液为最优的胞内类胡萝卜素萃取剂。采取硅胶柱梯度洗脱法对类胡萝卜素各组分进行进一步的分离纯化。类胡萝卜素各组分经薄板层析法(TLC)、质谱分析(MS)、高效液相色谱图分析和扫描光谱法分析后,确定存在于突变菌株M-3胞内的主要类胡萝卜素组分为：p-胡萝卜素、脱水紫菌红素、螺菌黄质和单甲基螺菌黄质。(3)首先使用单因素优化法确定液态发酵过程中影响总类胡萝卜素产量的主要因素,之后使用响应面优化法(RSM)研究这些主要因素在多水平条件下对总类胡萝卜素产量的交互影响作用。最终确定其最佳液态发酵培养基组成为(g·L-1)：甘蔗糖蜜40.00,玉米浆50.00,KH2PO41.00, MgSO4·7H2O0.75,最适初始pH7.5,发酵温度30℃,摇床转速为100r·min-1,种子液培养时间为16±2h,每瓶接种量5mL,发酵液装液量为50mL/500mL三角瓶,摇瓶发酵时间为60h。经优化后其总类胡萝卜素产量达49.43mg·L-1,提高了87.80%。当摇瓶发酵进行40h时,向每个三角瓶中添加无水乙醇2mL,待60h发酵结束后,其总类胡萝卜素产量达到73.34mg·L-1,提高了48.37%。(4)最后测定了突变菌株M-3干菌体的氨基酸、脂肪酸的成分,分析了其作为功能添加剂的可行性,并确定了合适的类胡萝卜素萃取液存储条件。