槐糖脂生物表面活性剂高产菌株构建和高效发酵工艺优化

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xyy2017
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槐糖脂是一种比较重要的糖脂类生物表面活性剂,它具有良好的增溶性、乳化活性、发泡性、热稳定性、低表/界面张力等性能,在食品、石油工业、环境治理、日化及医药等领域应用比较广泛,具有巨大的研究价值及经济效益。但是槐糖脂的产量低且价格比较高,因此,降低槐糖脂生物表面活性剂的生产成本和提高槐糖脂产量具有较大的研究意义。本论文针对脂溶性碳源转化率低的问题,采用优化发酵工艺及分子生物学手段增加菌体胞内氧气传递和溶解速率,解决槐糖脂产量低的问题。球拟酵母(Starmerella bombicola O-13-1)分别以转基因大豆油、非转基因大豆油、玉米油1号、玉米胚芽油为脂溶性碳源用摇瓶和5L发酵罐发酵生产槐糖脂,结果显示,转基因大豆油是生产槐糖脂适宜的脂溶性碳源,产量分别达到58.59g/L和197.96g/L。对4种脂溶性碳源进行了甲酯化,通过GC-MS进行了结构分析;对4种脂溶性碳源所产槐糖脂进行了分离和纯化,采用HPLC-MS进行了结构分析。结果显示,4种油脂的脂肪酸组成分别为C16:0、C18:0、C18:1、C18:2,差异为玉米油1号与玉米胚芽油的脂肪酸中不含有C18:0;所产槐糖脂的脂肪酸组成差别也不大,脂肪酸组分及含量分别为:转基因大豆油C18:0(15%)、C18:1(53.9%)、C18:2(20.7%),非转基因大豆油的C18:0(15%)、C18:1(53.9%)、C18:2(20.7%),玉米胚芽油C18:0(8.7%)、C18:1(58.2%)、C18:2(21.7%),玉米油1号C18:0(12.9%)、C18:1(53.5%)、C18:2(21.9%),并且所有槐糖脂中内脂型槐糖脂的含量是最高的,都在70%以上。以转基因大豆油为脂溶性碳源,利用摇瓶发酵生产槐糖脂,p H为6时的产量最高,达到59.39g/L;从发酵动力学曲线得知,菌体生长到30h时达到稳定期,开始分泌槐糖脂,发酵至96h左右时,到达产槐糖脂的指数中期,108h槐糖脂产量达到最高,为结束发酵的最佳时间;采用单次单因子实验优化槐糖脂发酵工艺,结果显示,恒定p H为3.5时,连续流加转基因大豆油,槐糖脂产量为139.06g/L;转速450r/min时,槐糖脂产量为186.55g/L;通气量为1.5VVM时,槐糖脂产量为197.96g/L;溶氧量为50%时,槐糖脂产量为192.37g/L;发酵前64h温度控制在30℃,之后控温在25℃,槐糖脂产量为216.37g/L。发酵结束,去除槐糖脂沉淀之后的发酵液,亦表现出优良的表面活性,具有低的临界胶束浓度(CMC),为192 mg/L。且有很好的耐盐(3-24%)、耐强酸碱(p H 2-8)、耐高温(沸水浴120 min)的性能;对正己烷和正十六烷的乳化指数分别达到了57.5%和67.5%,且强酸、强碱、高温、高盐度等条件对其乳化作用没有太大的影响。利用现代分子生物学基因重组技术,构建球拟酵母表达载体,以期获得稳定、高产槐糖脂的重组工程菌株。
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