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花生四烯酸(ARA)是人体的必须脂肪酸,具有多种重要的生理功能,因而具有广泛的应用前景。由于它来源匮乏,长期以来其研究和应用一直受到限制。利用微生物发酵生产花生四烯酸是近年来国内外的研究热点。本论文利用一株用氮离子注入诱变选育的高山被孢霉作为生产菌株,对其发酵生产花生四烯酸进行了研究,包括以下几个方面,一个适合实验室调控优化的检测方法的建立,种子培养基的确立和优化,发酵条件和培养基组成的优化,菌种对花生四烯酸产量的影响,前体和调节物对被孢霉合成花生四烯酸的代谢调控。
首先对花生四烯酸的检测方法进行了改进,并对甲酯化条件进行了优化,大大提高了检测效率,同时减少了有毒试剂的用量,建立了一个高效的ARA检测方法。
考察了培养基的组成,并进行了优化,确立最佳种子培养基配方为:葡萄糖2.5%、蛋白胨1.0%、酵母膏0.6%、花生蛋白粉1.2%;最佳发酵培养基配方为:葡萄糖12.0%、蛋白胨0.8%、酵母膏1.0%、花生蛋白粉0.8%。在此条件下实验得到的花生四烯酸的产量是4.51g/L。
通过研究菌种和发酵条件对ARA发酵的影响,确定了高山被孢霉生产ARA的最佳生产条件:斜面培养时间为7d;斜面培养温度为28℃;斜面储存时间为4℃下5d;接种量为10%,种龄为36h,发酵时间为8d,初始pH值为6.5,摇瓶转速为180rpm,装液量为80ml,发酵温度为28℃。
最后研究了玉米油和谷氨酸对花生四烯酸发酵的代谢调控,实验结果显示,在培养基中加入0.1%的谷氨酸和1.0%的玉米油可以促进被孢霉的生长,加速基质代谢,提高花生四烯酸的产量。经过优化的发酵培养基为:葡萄糖10.0%、蛋白胨0.8%、酵母膏0.8%、花生蛋白粉0.4%,谷氨酸0.1%、玉米油1.0%,其发酵液中ARA的产量达到了5.56g/L,比调控前提高了23%。