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由于γ-亚麻酸显著的生理功能和广泛的应用性使得发酵法生产γ-亚麻酸的研究成为一个较为热门的课题。国外现己工业化生产且开发出了一系列含有γ-亚麻酸的医药及功能性食品,国内在这方面的研究水平比较薄弱,与国外有一定差距。关于γ-亚麻酸的研究,国内外多集中于γ-亚麻酸代谢途径中重要的脂肪酸脱氢酶基因的克隆与表达,以及如何通过诱变育种技术和发酵工艺改进等手段来提高生物合成γ-亚麻酸产量等方面,在发酵产GLA的碳代谢流分布上迄今没有报道。本论文在前人工作的基础上,主要利用生化工程和代谢工程的原理来进一步研究γ-亚麻酸在发酵过程中表现出来的代谢特性,试图从更大程度上为发挥深黄被孢霉发酵产γ-亚麻酸的代谢潜力提供基础。
本论文的主要研究内容如下:1.进行了变动碳源、氮源、金属离子及途径因子的添加。试验表明高浓度的葡萄糖耗糖更完全且更有效地能用于菌体的生长。0.1%的(NH4)2SO4对深黄被孢霉菌体生长和油脂合成来说是有利的。对不同的金属离子、有机酸和脂肪酸添加对GLA合成的影响进行了初步研究。
2.分别建立了深黄被孢霉发酵产GLA的5L罐和摇瓶的菌体生长动力学、葡萄糖消耗动力学和GLA生成动力学三个方程。试验表明,Logistic方程能较好的描述深黄被孢霉的生长,Luedeking-Piret方程能较好地用于描述GLA积累,与Luedeking-Piret相似的方程能被用来描述发酵过程中葡萄糖的消耗。大部分的误差在10%以内。
3.对50L发酵罐多参数相关性进行了分析,发现在85小时后的菌体活力明显下降,与OUR、CER、油重等参数呈现出显著的相关性。
4.初步构建了深黄被孢霉发酵产GLA代谢网络简图,通过一些假设后对深黄被孢霉在50L发酵罐的代谢流分配进行了初步计算。发现随着发酵的进行,EMP与TCA之间代谢流通量之间的转换率会发生变化,流入乙酰COA的90h流量比45h的流量低了0.51倍,流入TCA的90h流量比45h流量低了0.37倍。90h的流入GLA和其他脂肪酸的流量比45h有较大上升,这与多参数相关性分析和判断基本一致。