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人参皂苷Compound K(C-K)是一种天然含量极低的单糖链皂苷,是原人参二醇组皂苷在肠道内的主要降解产物,被认为是人体吸收入血、发挥药效的主要活性物质,具有很高的药用价值。本研究以人参茎叶总皂苷为底物,利用TLC、HPLC、MS等分析方法,从10株厌氧菌中筛选具有人参皂苷Compound K专一性转化能力的菌株,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、响应面试验得到该菌的最佳发酵培养基和最佳发酵条件,并研究了该菌对人参皂苷Rb1的转化途径。具体研究结果如下:1.选取了7株具有强降解纤维素能力的厌氧菌和3株富集自参地不同土壤的厌氧复合菌系,对人参茎叶总皂苷进行液体发酵,根据TLC检测显色斑点的大小与颜色的深浅确定2#和6#菌株的转化能力最强,根据HPLC-MS证实人参皂苷C-K的产生是这2株厌氧菌作用的结果。2.采用单因素试验,在综合考虑细胞生长、人参皂苷C-K产量及培养基成本的基础上,得到2#菌株在发酵过程中的最佳碳源为葡萄糖,其适宜浓度为2.0g/L~8.0g/L;最佳氮源为酵母粉,其最适浓度为3.0g/L~5.0g/L;最佳碳氮比为2:1,提高碳氮比有利于细胞生长,降低碳氮比有利人参皂苷C-K的产生;向培养基中添加维生素溶液有利于细胞生长和人参皂苷C-K的产生,添加微量元素溶液则无显著影响。3.采用Plackett-Burman试验对发酵培养基的9种成分进行筛选,通过方差分析与回归分析,发现氯化镁、硫酸亚铁、酵母粉是影响2#菌株转化产生人参皂苷C-K的主要因素。采用Box-Behnken试验优化这3种培养基成分,通过二次回归分析与方差分析,建立了模型拟合方程,求一阶偏导得到最优发酵培养基方案:氯化镁0.63g/L,硫酸亚铁1.53mg/L,酵母粉3.84g/L,人参皂苷C-K (163.2261.141) μg,较优化前提高了50.26%;通过绘制响应曲面和等高线图,发现硫酸铁与酵母粉的交互影响作用最大,氯化镁与酵母粉次之,对人参皂苷C-K产量影响最大的因素为酵母粉。4.确定了2#菌株发酵人参皂苷C-K的最佳接种量为7%,最适底物浓度1.2mg/mL。在深入研究细胞生长规律、葡萄糖代谢及皂苷酶产生规律的基础上,优化了发酵条件,提出了发酵过程温度与pH的控制策略,即在发酵前期(0~18h)控制pH6.5,温度40℃,在发酵18h~24h控制pH7.0,温度30℃,发酵24h后,控制pH7.5,温度30℃,以缩短发酵停滞期,获得较高的细胞比生长速率、皂苷酶比合成速率,从而达到提高人参皂苷C-K转化率和缩短发酵周期的目的。5.采用UPLC分析研究了2#菌株转化人参皂苷Rb1的过程,探讨了其主要代谢途径为Rb1→Rd→F2→C-K,并计算得出人参皂苷C-K的摩尔转化率为60.90%。