选育高产Monacolin K红曲菌及深层发酵的研究

论文摘要

就收集的红曲菌株进行筛选,得到一株Monacolin K产量相对最高的红色红曲NMonascus ruber GM011,其产量为258.2mg/L。以此菌株为原始出发菌株,孢子通过紫外、LiCl、紫外-LiCl复合诱变、亚硝酸处理和硫酸二乙酯诱变,得到桔霉素含量较小的Monacolin K产量较高的突变株W283,其Monacolin K产量为395.3mg/L,较出发菌株提高了53.1%,传代性实验表明该菌株产量较稳定。实验发现适量添加乙酸可明显促进红曲发酵液中Monacolin K的产量。未添加乙酸的发酵液中Monacolin K含量为390.3mg/L,添加乙酸后发酵液中Monacolin K含量提高到971.8 mg/L,提高了149.0%;而随着乙酸添加量的进一步增加,红曲产Monacolin K的能力反而有所下降;乙酸乙酯、乙醇及正己烷也会影响红曲产Monacolin K的能力;培养基中适量添加MgSO4、ZnSO4对红曲产Monacolin K有一定的促进作用,但随着添加量的进一步增加,反而抑制了红曲产Monacolin K的能力,尤其是ZnSO4,当添加量达到4g/L时,发酵液中菌丝体的生长明显减弱;外界环境中较高的渗透压,可能会刺激红曲细胞合成大量的Monacolin K来应对这种高渗环境。添加某些具有降血糖功效的常见食品于红曲液体培养基中,发现培养基中添加薏米仁,可明显促进红曲产Monacolin K的能力,产量可达917.7 mg/L,增加了135.61%。通过单因素实验,Plackett-Burman设计以及响应面法,得到W283产Monacolin K的最优发酵条件（g/L）:葡萄糖20,蛋白胨16.3,甘油95.7,MgSO41,NaNO36.8,ZnSO42,KH2PO41,薏米仁2.5,KNO35,pH4.4,接种量8%。按照此发酵条件培养,Monacolin K产量可达到1290mg/L,是未优化前的3.3倍,出发菌株的5倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 红曲概述
• 1.1.1 红曲菌的分类
• 1.1.2 红曲菌的生活习性及生物学特性
• 1.2 Monacolin类物质的研究进展
• 1.2.1 Monacolin类物质的发现
• 1.2.2 Monacolin K的结构和理化性质
• 1.2.3 Monacolin K的生物活性
• 1.2.4 Monacolins的生物合成机理
• 1.2.5 Monacolin K对 HMG-CoA还原酶的作用
• 1.2.6 Monacolin K其他功能
• 1.3 Monacolin K产生菌的选育及发酵条件优化进展
• 1.3.1 Monacolin K产生菌的选育进展
• 1.3.2 Monacolin K产生菌发酵条件优化进展
• 1.4 红曲的生物学功能
• 1.4.1 降血脂
• 1.4.2 抗动脉粥样硬化
• 1.4.3 对皮冠状动脉腔内成形术（PTCA）后再狭窄的抑制作用
• 1.4.4 降血压
• 1.4.5 降血糖
• 1.4.6 抑菌性
• 1.4.7 防癌
• 1.4.8 减少阿兹海默症（老年痴呆症）的发生
• 1.4.9 红曲的其它生理活性
• 1.5 红曲的安全性问题
• 1.6 本论文的研究内容、目的和意义
• 1.6.1 主要研究内容
• 1.6.2 研究的目的和意义
• 第二章 深层发酵产 Monacolin K红曲菌株的筛选
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 培养方法
• 2.1.4 菌丝体的测定
• 2.1.5 色价的测定
• 2.1.6 Monacolin K的检测
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 标准曲线的绘制
• 2.2.2 产 Monacolin K红曲菌株的选择
• 2.3 小结
• 第三章 高产 Monacolin K红曲菌株的诱变选育及诱变菌株的生理特性实验
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 菌株
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 菌种活化
• 3.1.4 扩大培养
• 3.1.5 孢子悬液的制备
• 3.1.6 显微镜计数
• 3.2 诱变
• 3.2.1 紫外诱变
• 3.2.2 LiCl化学诱变
• 3.2.3 紫外与氯化锂复合诱变
• 3.2.4 亚硝酸处理
• 3.2.5 硫酸二乙酯（DES）诱变
• 3.3 培养方法
• 3.4 筛选
• 3.5 菌株的生理特性实验
• 3.5.1 生长温度范围
• 3.5.2 生长pH范围
• 3.5.3 耐乙醇实验
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 诱变剂量的选择
• 3.6.2 初筛结果
• 3.6.3 摇瓶复筛结果
• 3.6.4 遗传稳定性实验
• 3.6.5 生长温度范围
• 3.6.6 生长pH范围
• 3.6.7 耐乙醇实验
• 3.7 小结
• 第四章 添加某些有机溶剂及微量元素对红曲产 Monacolin K的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 菌株
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 培养方法
• 4.1.4 Monacolin K的测定
• 4.1.5 色价的测定
• 4.1.6 添加有机溶剂的影响
• 4.1.7 无机盐对产 Monacolin K的影响
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 添加有机溶剂的影响
• 4.2.2 乙酸影响初探
• 4.2.3 无机盐对产 Monacolin K的影响
• 4.3 小结
• 第五章 添加降血糖物质对诱变菌株液态发酵的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 菌株
• 5.1.2 培养基
• 5.1.3 培养方法
• 5.1.4 菌丝体的测定
• 5.1.5 色价的测定
• 5.1.6 Monacolin K的检测
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 添加不同的降血糖食品对红曲产 Monacolin K的影响
• 5.2.2 添加不同的降血糖食品对菌体干重的影响
• 5.2.3 添加不同的降血糖食品对发酵液中红色价的影响
• 5.2.4 添加不同的降血糖食品对发酵液中黄色价的影响
• 5.3 小结
• 第六章 响应面法快速优化红曲菌M.ruber的诱变菌株产 Monacolin K发酵条件
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 菌株
• 6.1.2 培养基
• 6.1.3 培养方法
• 6.1.4 Monacolin K的测定
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 最适碳源的选择
• 6.2.2 最适氮源的选择
• 6.2.3 Plackett-Burman设计筛选影响产 Monacolin K主效因子
• 6.2.4 RSM设计和分析优化培养基组成
• 6.2.5 发酵验证实验
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录一: 实验所用试剂
• 附录二: 实验所用仪器设备
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录