论文部分内容阅读
虾青素是一种类胡萝卜素,具有极强的抗氧化性以及抗肿瘤、增强免疫力等生物学功能,广泛应用于食品、水产养殖、医药等方面。法夫酵母是虾青素合成的重要生物学来源之一,具有发酵周期短,易于实现高密度培养等特点,但是其野生型菌株的虾青素含量低,难以满足工业化生产的需求。本实验室保藏有多株产虾青素法夫酵母菌株,为提高菌株发酵虾青素的产量,本文从以下几个方面展开研究:首先,对5株法夫酵母菌株的发酵特性进行研究,结果显示JMU-MVP14菌株是虾青素高产菌株,其总类胡萝卜素产量最高可达40.06 mg/L,是其它菌株产量的10倍以上,而JMU-17W菌株的生物量最高,可达10.83 g/L。用高效液相色谱对发酵120 h时的总类胡萝卜素成分进行检测,发现各菌株的色素种类及含量存在较大差异。对法夫酵母菌株进行代谢通量分析得知:提高EMP途径的通量并适当控制HMP途径的通量有利于虾青素的合成;适当增加TCA循环的通量可以为虾青素合成提供能量,但是较多的碳源物质流向TCA循环又会造成能源物质的浪费反而降低虾青素的产量;乙醇的合成造成碳源物质的流失,抑制乙醇合成途径的通量有效减少碳源的浪费,有利于细胞其他代谢产物的合成;丙酮酸生成乙酰辅酶A的过程为虾青素的合成提供前体物质,增大该途径的通量有利于虾青素合成。以JMU-VDL668菌株和JMU-MVP14菌株作为出发菌株进行代谢调控育种,共筛选获得14株突变菌株。对其中8株突变株的发酵特性进行研究后,从中选取JMU-15V、JMU-VP471、JMU-15M和JMU-15MP4菌株进行代谢通量分析,结果表明:JMU-15V菌株增强了EMP途径、HMP途径以及TCA循环的代谢通量,并基本阻断了乙醇的合成;而JMU-VP471菌株EMP途径的通量降低,HMP途径、TCA循环和乙醇合成途径的代谢通量均有不同程度增加。JMU-15M和JUM-15MP4这两株法夫酵母突变菌株的HMP途径和EMP途径代谢通量均有降低,但是TCA循环和乙酰辅酶A合成途径的代谢通量增加,这两个途径通量的增加为虾青素的合成提供过了充足的能量及前体物质。为进一步提高法夫酵母菌株中虾青素的产量,本文最后对JMU-VDL668、JMU-15V、JMU-VP471、JMU-MVP14、JMU-15M和JMU-15MP4菌株进行单一及组合代谢调控剂的调控发酵研究。经组合调控发酵后选取针对各菌株的最优组合调控方式,在组合调控过程中对各菌株发酵20-24 h的时期进行代谢通量分析,结果显示:组合调控时添加EMP途径的促进剂葡萄糖酸钠能增加多数菌株EMP途径的通量,仅使JMU-MVP14菌株EMP途径的通量小幅降低;添加HMP途径的抑制剂磷酸钠降低了JMU-MVP14菌株HMP途径的通量,但JMU-15MP4、JMU-VDL668和JMU-VP471菌株HMP途径的通量值反而增大。因此,组合调控的效果并不是单一调控效果的简单叠加,每种调控剂所发挥的调控作用会因组合调控方式或菌株的不同而发生改变。