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红发夫酵母Phaffia rhodozyma培养生产虾青素的研究

朱明军  
【摘要】:红发夫酵母Phaffia rhodozyma因含有在水产养殖、食品和医药工业有广阔应用前景的虾青素而成为目前研究的热点。本论文对红发夫酵母Phaffia rhodozyma As2.1557的生长特性和培养参数、培养基组分对生长和虾青素积累的影响及其优化、虾青素合成的调节控制、生物反应器的培养以及高产虾青素菌种的诱变进行了系统的研究。 生长和虾青素合成特性的研究表明:Phaffia rhodozyma As2.1557细胞内虾青素的合成呈生长偶联型,且主要集中在对数生长期和平衡期。细胞生长和虾青素合成的最适温度为20℃,最适生长pH值和最适虾青素合成pH值稍有不同,分别为5.9和5.0,种子液培养时间54小时,接种量10%,培养周期72小时。 培养基的研究表明:糖蜜是最有利于P.rhodozyma As2.1557生长的碳源,木糖是最有利于虾青素合成的碳源。在0~100g/L葡萄糖浓度范围内,随着葡萄糖浓度的升高,细胞比生长速率不断增大,但糖对细胞的转化率却不断降低,虾青素含量也不断下降。摇瓶培养的起始浓度以30g/L较为适宜。酵母粉是最有利于P.rhodozyma As2.1557生长和虾青素积累的氮源。P.rhodozyma As2.1557也能利用尿素、硫酸铵和硝酸钾作为氮源,尿素和硫酸铵比硝酸钾更易于被P.rhodozyma As2.1557所利用。尿素和硝酸钾以1:4混合时能提高虾青素产量。碳氮比为5时,虾青素产量达到最大值。磷酸二氢钾和磷酸氢二钠对细胞生长和虾青素合成的单因素影响不大。硫酸镁对细胞生长和虾青素合成是不可缺少的营养成分。应用二次旋转正交组合设计,得到虾青素产量与培养基组分的数学模型,对模型进行寻优,得到一廉价培养基组分:葡萄糖(30g/L),尿素(0.5g/L),硝酸钾(5.5g/L),磷酸二氢钾(2.5g/L),磷酸氢二钠(5.8g/L),硫酸镁(1.5g/L),氯化钙(0.1g/L)。该培养基完全可以取代YM培养基进行红发夫酵母的培养。 生物素的添加可以明显促进P.rhodozyma As2.1557的生长,但对细胞内虾青素的合成不利。添加2μg/L生物素时,虾青素产量提高了30%。乙醇的添加可以促进虾青素的合成,但对细胞生长有一定的抑制作用。添加3g/L乙醇时,虾青素产量提高了33%。生物素和乙醇同时添加时,虾青素产量提高了47%。甘油的添加可以促进细胞虾青素的积累,添加2g/L甘油时,虾青素产量提高了16%。


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