论文部分内容阅读
类胡萝卜素是一类广泛存在于自然界的重要色素,在动植物和微生物中均有发现。类胡萝卜素具有延缓衰老、提高机体免疫力、预防和治疗相关疾病等作用,由于近年来的广泛应用,越来越受到人们的重视。红酵母作为一种生产类胡萝卜素微生物菌株,具有培养条件简单,发酵成本低、周期短、发酵过程易于控制,菌体营养丰富等优点,故利用红酵母发酵法生产类胡萝卜素具有很大开发前景。本文利用实验室筛选并经紫外诱变所得新型红酵母Y-5菌株为发酵生产类胡萝卜素菌株,研究了其最佳培养基成分和最佳培养条件,并利用自制生物反应器进行了扩大培养试验,还对汽爆玉米芯作为碳源替代物发酵生产类胡萝卜素进行了研究,为红酵母发酵产类胡萝卜素的实际应用和工业化生产提供了参考。得到以下研究结果：1.通过单因素试验,正交设计、响应面分析等统计方法优化得到红酵母Y-5最佳发酵培养基组成为：葡萄糖50g／L,蛋白胨8g/L,酵母粉10g/L,KH2PO40.58g/L, MgSO40.49g/L, NaC10.28g/L,核黄素2mg／L,番茄汁0.75mL／L,大豆油0.6mL／L。最佳摇瓶发酵培养条件为：装液量25mL/250mL;接种量为10%；摇床转速为190r/min;初始pH值5.0；发酵温度28℃。在此优化的条件下发酵生产类胡萝卜素,其生物量达18.57g／L,类胡萝卜素含量达854.41p.g／g,产量达15.87mg／L,与优化前相比产量提高了30.4%。2.自制2升生物反应器中红酵母Y-5发酵产类胡萝卜素发酵条件试验结果表明：采用补料发酵的方式,可使类胡萝卜素的产量在原有摇瓶发酵条件的基础上,提高40.71%。流加糖试验结果表明：发酵过程中糖浓度应保持在20-30g／L,且初始糖浓度不宜过高,总糖浓度控制在60g／L范围内；确定了最适通气量为0.8L／min;装液量为1500mL；在此条件下,类胡萝卜素色素产量可达22.33mg／L。3.以蒸汽爆破玉米芯为原料,利用汽爆玉米芯酶解液作为红酵母发酵生产类胡萝卜素的碳源。采用均匀试验设计法对玉米芯酶解液发酵生产类胡萝卜素的发酵条件进行了优化,结果表明类胡萝卜素产量最高时发酵条件为：装液量23.91mL,pH值4.85,接种量9.46%(体积分数),摇床转速190r／min,核黄素添加量2mg/L。经验证类胡萝卜素产量可达到11.24g／L。此方法为国内首次报道,且类胡萝卜素产量在国外文献报道中处于较高水平。