论文摘要
阿卡波糖是由游动放线菌（Actinoplanes sp.）发酵产生的假性四糖物质,能与α-葡萄糖苷酶发生竞争性作用。由于阿卡波糖在人体内难以被消化,加之目前未发现其对人体有毒,因此阿卡波糖被广泛应用于11型糖尿病的治疗和功能食品中,以达到降低糖尿病患者餐后高血糖的目的。本论文对游动放线菌A-5.6菌体生长和阿卡波糖合成条件等关键因素进行了研究,优化了摇瓶、100L和30m3罐发酵阿卡波糖工艺技术参数,实现了游动放线菌A-5.6的规模化生产的研究。本文首先对阿卡波糖的种子培养基和发酵培养基进行了优化。最后种子培养基配比为：葡萄糖30g/L、黄豆饼粉40g/L、KH2PO41.0g/L、MgSO41.0g/L;对游动放线菌A-5.6发酵培养基中的碳源和氮源进行了研究,在此基础上采用中心组合设计和响应面分析对发酵培养基进行了优化,最后发酵培养基配比为：葡萄糖30g/L、麦芽糖61.25g/L、玉米浆17.50g/L、黄豆饼粉20g/L、谷氨酸钠1.0g/L、CaCl22.0g/L、 FeCl30.5g/L、K2HPO41.0g/L、CaCO32.5g/L,优化的发酵培养基产的阿卡波糖达1043.16mg/L,阿卡波糖产量由837mg/L提高了将近24.61%。其次对阿卡波糖在摇瓶和100L罐上的发酵过程控制策略进行了研究。结果表明,处于对数生长期末期的种子（第48h）、180-200rpm的摇床转速、30mL/250-mL三角瓶的培养基装量、7.0的初始培养基pH值、10%的接种量最有利于阿卡波糖的合成。通过摇瓶分批补料发酵,研究了补料培养基中麦芽糖和葡萄糖配比对阿卡波糖合成的影响,结果表明麦芽糖和葡萄糖的配比对阿卡波糖的生物合成具有显著的影响,麦芽糖和葡萄糖的配比为3:1时最利于阿卡波糖合成。在100L发酵罐上进一步研究了碳源控制对阿卡波糖发酵的影响,结果表明补料阶段的发酵液总糖和还原糖浓度分别控制在7.5-8.0g/100ml和4.5-5.0g/100ml时,最利于阿卡波糖合成。本文还对游动放线菌A-5.6在100L罐上的pH和DO等工艺参数进行了研究,结果表明阿卡波糖发酵过程的pH值控制在7.00-7.20,DO浓度宜控制在30%左右为佳。阿卡波糖100L罐的发酵单位稳定在4000-4100mg/L左右。最后对阿卡波糖30m3罐上的规模化生产进行研究。根据100L罐上优化结果,选取总糖和还原糖这两个参数作为关键的放大因子,实现了游动放线菌A-5.6从100L罐到30m3罐的发酵放大,补料阶段的总糖和还原糖浓度分别控制在7.5-8.0g/100ml和4.5-5.0g/100ml,最终放罐时（168h）阿卡波糖产量达到4327mg/L。同时,优化了游动放线菌A-5.6在30-m3生产罐上的移种时机、pH和DO控制策略,结果表明：种子液的移种时机宜选择在对数生长期末期；pH宜控制在7.00-7.20;DO浓度宜控制在30%左右,最终的阿卡波糖发酵单位可达4400mg/L以上。