β-胡萝卜素产生菌的选育及其发酵条件的优化

论文摘要

本文根据代谢工程的基本原理对锁掷酵母（Sporidiobolus pararoseus）JD-2（实验室保藏菌株）,进行逐级诱变处理,最终获得一株β-胡萝卜素高产菌JD-2-8。然后对其固态和液态发酵条件进行了优化,并分析了其应用前景。主要研究内容和结论如下:（1）以本实验室保藏菌JD-2为出发菌株,经过紫外线（UV）、微波（MV）和硫酸二乙酯（DES）逐级诱变处理,以二苯胺抗性平板进行定向筛选,并结合菌落颜色的深浅最终选育出一株β-胡萝卜素高产菌。在未经优化的条件下总类胡萝卜素含量由0.21 mg/g干菌体提高到0.57 mg/g干菌体。（2）对锁掷酵母中的各种类胡萝卜素用薄板层析、液相色谱、液质联用和光谱分析等方法进行定量定性分析,最终得出锁掷酵母中主要类胡萝卜素成分为β-胡萝卜素、红酵母红素、红酵母烯和γ-胡萝卜素,β-胡萝卜素中全反式结构占60%左右。（3）对β-胡萝卜素液态发酵条件进行优化得到其最佳培养基组成为葡萄糖80 g/L,玉米浆19.92 g/L,KH2PO4 0.96 g/L,MgSO4·7H2O 0.54 g/L;最适pH6.0,最适温度28℃。相对溶氧控制策略为0-16 h溶氧控制在20-30%;16-72 h为0-5%。优化后菌体得率为56.32 g/L,总类胡萝卜素产量为31.07 mg/L,β-胡萝卜素产量可达18.92 mg/L,占总类胡萝卜素量的60.43 %。（4）对固态发酵条件进行优化,最佳物料比例为玉米面:豆粕:啤酒糟=4:1:1,最佳发酵条件如下:培养基最适含水量为44.4%,最适装料量为30 g/250 mL三角瓶,发酵时间108 h,总类胡萝卜素产量为54.51 mg/kg干物料,β-胡萝卜素为27.01 mg/kg干物料。最后分析了固态发酵中该酵母的类胡萝卜素、氨基酸和有机酸组成,分析了其作为饲料酵母的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 类胡萝卜素概述
• 1.1.1 类胡萝卜素名称的由来
• 1.1.2 类胡萝卜素在自然界中的存在形式
• 1.1.3 β-胡萝卜素的结构
• 1.2 β-胡萝卜素的生产方法
• 1.2.1 化学合成法
• 1.2.2 盐藻发酵法
• 1.2.3 三孢布拉霉（Blakeslea trispora）发酵法
• 1.2.4 酵母发酵法
• 1.3 β-胡萝卜素在酵母中的合成途经
• 1.4 β-胡萝卜素的生理功能及应用
• 1.5 β-胡萝卜素作为增色饲料添加剂的研究进展
• 1.6 各种产β-胡萝卜素酵母菌株的选育进展
• 1.7 本课题研究的意义及主要内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验菌株
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.1.4 培养基
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 培养方法
• 2.2.2 诱变方法
• 2.2.3 平板筛选方法
• 2.2.4 摇瓶筛选方法
• 2.2.5 锁掷酵母破壁方法
• 2.2.6 β-胡萝卜素萃取剂的选择方法
• 2.2.7 分析方法
• 2.2.8 β-胡萝卜素产量的表示方法
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 锁掷酵母的诱变育种
• 3.1.1 菌体生长曲线和比生长曲线的测定
• 3.1.2 诱变时间的确定
• 3.1.3 β-胡萝卜素产生菌的选育谱系
• 3.1.4 β-胡萝卜素产生菌的选育结果
• 3.2 锁掷酵母中类胡萝卜素的提取方法的研究
• 3.2.1 锁掷酵母破壁方法的选择
• 3.2.2 萃取剂及比例的选择
• 3.3 β-胡萝卜素的定性定量分析
• 3.3.1 薄板层析结果
• 3.3.2 高效液相色谱图及质谱图
• 3.3.3 β-胡萝卜素的同分异构体分析
• 3.4 液态发酵条件的优化结果
• 3.4.1 碳源对锁掷酵母产β-胡萝卜素的影响
• 3.4.2 pH 和温度对锁掷母产β-胡萝卜素的影响
• 3.4.3 溶氧和有机氮源对锁掷酵母产β-胡萝卜素的影响
• 3.4.4 响应面法对发酵条件的优化
• 3.4.5 β-胡萝卜素补料分批发酵的研究
• 3.5 锁掷酵母固态发酵条件的研究
• 3.5.1 固态发酵培养基的优化
• 3.5.2 发酵时间的确定
• 3.5.3 培养基含水量和装料量对发酵的影响
• 3.6 锁掷酵母作为功能性饲料的可行性分析
• 3.6.1 类胡萝卜素的组成
• 3.6.2 氨基酸组成分析
• 3.6.3 脂肪成分分析
• 3.7 主要结论
• 3.8 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文