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葡萄糖醛酸(Glucuronic acid,GlcUA)是一种重要的医药原材料、化工产品中间体以及功能性食品成分之一。目前工业化生产葡萄糖醛酸的化学合成法产物得率低且但对环境污染严重。利用微生物法生产葡萄糖醛酸更加绿色高效,因此开发微生物发酵法生产葡萄糖醛酸对于替代化学合成法和拓展其工业生产方法具有重要意义。本研究从红茶菌(Kombucha)中分离得到一株具有产葡萄糖醛酸能力的鲁氏接合酵母(Zygosaccharomyces rouxii)ZSR2,通过发酵条件优化显著提高了其产葡萄糖醛酸的水平,为微生物发酵法生产葡萄糖醛酸的工业化进程奠定了一定基础。主要研究结果如下:(1)产葡萄糖醛酸菌株的筛选。通过考察葡萄糖醛酸合成途径关键酶活性,从红茶菌和本研究室菌种库中获得了7株肌醇加氧酶(myo-inositol oxygenase,MIOX)活力较高的菌株:包括三株蜡样芽孢杆菌H3、H4和H7、鲁氏接合酵母ZSR2和ZQ01、假丝酵母Y3和米曲霉NRRL3448。经验证,鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸能力最强(1.13g·L-1),因此选择它作为生产菌株用于后续发酵优化的研究。(2)鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸发酵条件单因素考察和响应面发酵优化。通过单因素优化确定了鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸的最佳发酵条件为:发酵培养基含有80 g·L-1蔗糖、30 g·L-1大豆蛋白胨,培养基初始pH 5.0,种龄9 h,接种量为3%。在此条件下,鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸水平提高到14.68 g·L-1,是优化前的3.8倍。利用响应面法揭示了两个极其显著因素(大豆蛋白胨浓度和发酵培养基初始pH)对葡萄糖醛酸产量的交互作用。采用预测的最优条件(大豆蛋白胨34.1 g·L-1,培养基初始pH为4.94)进行试验,鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸产量提高到15.62 g·L-1。(3)提高鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸产量的其它优化策略。本研究证实,在培养基中添加红茶粉或其功能性物质绿原酸和茶皂素,添加提高MIOX酶活物质等策略,均可促进ZSR2产酸。其中在培养基中添加3%红茶粉,葡萄糖醛酸产量达到18.06g·L-1;添加2 mmol·L-1亚铁离子和L-半胱氨酸,葡萄糖醛酸产量分别提高到19.32 g·L-1和20.68 g·L-1。此外,在发酵后期补加氮源有利于促进产酸。在发酵第14 h补加单一无机氮源柠檬酸铵,鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸量提高到22.36 g·L-1,是补料前的1.5倍。(4)鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸发酵优化策略的3 L发酵罐发酵验证。通过组合在发酵过程中添加提高MIOX酶活物质和补加氮源等提高鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸量的策略,在摇瓶水平葡萄糖醛酸产量提高到26.79 g·L-1。在3 L发酵罐采用此优化策略,发酵20 h鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸产量达到最高,为35.26 g·L-1。