高产二十碳五烯酸的发酵过程工程研究

论文摘要

二十碳五烯酸（简称EPA）,即5、8、11、l4、17-全顺-二十碳五烯酸,属于ω-3系列不饱和脂肪酸,具有抗凝血、抗癌、抗炎、防心血管病、降血脂、防动脉硬化等特殊生理功能,在食品、化工及医药行业已得到广泛的应用。本文以一株二十碳五烯酸的高产腐霉菌D283作为研究对象,对其培养条件和发酵工艺进行优化研究,取得以下研究成果:通过对培养基成分和培养条件的优化,确定了最佳培养基和培养条件:碳源为葡萄糖100 g/L,氮源为KNO3 4 g/L、酵母粉5 g/L,磷源为Na2HPO4 0.5 g/L;无机盐MgSO4·7H2O 0.9 g/L, CaCl2 1 g/L,大豆油1 mL/L;起始PH值5,装液量80 mL/250mL,发酵前4天温度28℃,发酵后3天温度25℃,发酵时间6 d; EPA产量最高达0.792 g/L,比优化前EPA产量提高了0.192 g/L。通过对分批发酵生产EPA的过程研究,对其菌体生长、油脂积累、EPA合成、底物消耗、pH值变化、溶氧变化以及菌丝形态变化进行了动力学分析。在此基础上进一步探讨了溶氧对分批发酵过程的重要影响,确定分批发酵生产EPA的Kla过程控制策略。菌体生物量达到35 g/L,实现了高密度培养。通过对发酵后休止细胞低温转化生产EPA的研究,采用正交实验确定了低温转化工艺条件:碳源乙醇20 g/L,氮源KNO3 1 g/L,温度4℃,培养时间4天。EPA产量最高可达1.6 g/L,比初始EPA产量提高了1.46倍,达到了国内外报道的最高水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 多不饱和脂肪酸
• 1.1.1 多不饱和脂肪酸简介
• 1.1.2 多不饱和脂肪酸的理化性质
• 1.1.3 多不饱和脂肪酸的代谢途径
• 1.2 二十碳五烯酸及其应用
• 1.2.1 二十碳五烯酸命名及性质
• 1.2.2 二十碳五烯酸的生理功能
• 1.2.3 二十碳五烯酸的应用
• 1.3 二十碳五烯酸的主要来源及生产技术
• 1.3.1 从天然物质中提取
• 1.3.2 微生物发酵生产
• 1.4 发酵生产二十碳五烯酸的研究进展
• 1.4.1 高产稳定菌种的选育
• 1.4.2 培养基成分及条件的优化
• 1.4.3 发酵罐过程控制研究
• 1.5 选题意义及研究内容
• 2 二十碳五烯酸发酵条件的优化
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 主要试剂及仪器
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 培养方法
• 2.1.5 培养基成分优化
• 2.1.6 发酵条件优化
• 2.1.7 分析方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 培养基成分优化
• 2.2.2 发酵条件的优化
• 2.2.3 最佳工艺条件的确定
• 2.3 本章小结
• 3 发酵生产二十碳五烯酸的过程控制研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 种子制备方法
• 3.1.4 反应器培养
• 3.1.5 主要仪器及试剂
• 3.1.6 菌丝镜检
• 3.1.7 测定方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 分批发酵动力学分析
• 3.2.2 菌丝形态变化与菌体生长、油脂积累及EPA 合成的关系
• 3.2.3 溶氧对腐霉分批发酵过程的影响
• 3.3 本章小结
• 4 休止细胞转化合成EPA 的工艺研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料和仪器
• （1） 菌种
• （2） 培养基
• （3） 主要仪器及试剂
• 4.1.2 材料和仪器
• （1） 种子制备方法
• （2） 反应器培养
• （3） 低温转化工艺
• （4） 低温转化工艺条件优化
• （5） 测定方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 培养基成分优化
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献