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高山被孢霉发酵产花生四烯酸的研究

曹刚刚  
【摘要】:花生四烯酸是重要的人体必需的三大脂肪酸之一,是人和动物体内前列腺素、白细胞三烯等生物调节物质的前体,在人类和动物生长发育过程中起着至关重要的作用。花生四烯酸在食品、医药、化妆品及农业等多种领域上有重要的应用。利用微生物发酵生产花生四烯酸具有产量高、成本低、不受季节气候影响等优势,因此相对于传统的动植物组织提取法得到了更为广泛的应用。论文以高山被孢霉为研究对象,研究了摇瓶液态发酵的培养基的组成及发酵条件,5 L发酵罐初步放大及老化工艺等内容。主要结论如下:论文首先研究了高山被孢霉液态发酵产花生四烯酸过程中主要底物和培养条件对高山被孢霉生长、油脂积累和花生四烯酸产量的影响。采用单因素和正交试验设计优化了碳源、氮源、无机盐的种类及浓度,找出了最佳的培养温度和变温策略。实验同时发现发酵体系的溶氧对于花生四烯酸产量影响较大,通过加入表面活性剂的形式可以改善发酵基质的流变性并且改进传氧传质。试验结果显示最佳碳源和氮源及浓度是:玉米粉66 g/L,黄豆粉54 g/L;最佳无机盐配方是:KH2PO4 3 g/L,Mg SO4 1 g/L,Na2SO4 2 g/L;正十六烷在6%(v/v)添加量时效果最佳;采取逐级变温培养:30℃(3 d)-25℃(4 d)-20℃(4 d)。优化后生物量和花生四烯酸产量分别达到52.3,13.6 g/L。高山被孢霉对于淀粉质原料具有优良的利用能力。采用经淀粉酶液化的玉米粉-豆粉培养基,研究了高山被孢霉在5 L发酵罐液态发酵的主要参数,如搅拌转速和通气比,对于高山被孢霉发酵产花生四烯酸的影响,得到最优的搅拌转速和通气比分别为200r/min和1/1(v/v)。研究发现采用发酵罐培养7 d的菌丝体,最佳的老化温度和保温时间分别是20℃和5 d。本研究把谷物粗原料成功用于高山被孢霉发酵产花生四烯酸,经发酵罐优化和菌体老化后的花生四烯酸产量达到11.7 g/L,菌体老化可以在保持产量的同时缩短发酵周期,有效减少生产成本,有望用于花生四烯酸的工业化生产。


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