球頭三型孢菌產多元醇代謝調控研究.pdf

1、赤蘚糖醇是一種低熱值、耐受量高、且可以有效防治齲齒的四碳糖醇，因其具備多種優(yōu)良特性，它已經成為國際認可的食品添加劑。在發(fā)酵過程中，球頭三型孢菌（Trichosporonoides oedocephalis ATCC16958）會產生赤蘚糖醇和甘油等醇類物質，通過改變發(fā)酵培養(yǎng)過程的營養(yǎng)物質、無機鹽等的添加，可能影響代謝途徑關鍵酶的活性，從而改變菌株發(fā)酵生產不同多元醇的量。為此，本文研究主要圍繞金屬離子鹽添加、金屬離子鹽與碳源葡萄糖的協(xié)同補

2、料發(fā)酵、以及表面活性劑（兩性離子）等的添加來研究球頭三型孢菌的代謝調控，旨在探明相關的代謝調控機制和提高多元醇（主要是赤蘚糖醇）的產量，本文研究的主要內容如下:
　　首先，系統(tǒng)研究了四種金屬離子鹽CuSO4·5H2O，Ni(NO3)2·6H2O，MnSO4·H2O，Al2(SO4)3·18H2O對球頭三型孢菌多元醇產量的影響。搖瓶培養(yǎng)120h后，與對照相比，在30mg/L CuSO4·5H2O作用下的赤蘚糖醇含量增加了86.40％

3、，副產物甘油減少了31.23％。此外，在5-L發(fā)酵罐中分批培養(yǎng)108h后，補充30mg/L CuSO4·5H2O下的赤蘚糖醇產量達到44.27g/L，比對照增加了27.10％。進一步研究表明，培養(yǎng)60h后，與對照相比，在發(fā)酵罐中添加30mg/L CuSO4·5H2O的赤蘚糖還原酶(ER)活性顯著增加，而大多數發(fā)酵時間里3-磷酸甘油脫氫酶(GPDH)活性都在降低。此外，與對照細胞相比，用Cu2+處理的球頭三型孢菌細胞中的NADPH/NAD

4、P比例略低。
　　其次，在銅離子研究的基礎上，為考察不同發(fā)酵方式下的多元醇生產狀況，我們在5-L發(fā)酵罐中先采用不同濃度的葡萄糖進行分批發(fā)酵，然后用優(yōu)化的葡萄糖濃度并添加CuSO4·5H2O進行發(fā)酵探索。結果表明，初始葡萄糖濃度為300g/L的赤蘚糖醇產量最大為44.52g/L，其體積生產速率為0.371g/(L·h)、產率為0.167g/g。在此濃度葡萄糖的基礎上添加30mg/L的CuSO4·5H2O后，赤蘚糖醇產量達到49.62

5、g/L，提高了11.5％。進一步控制總糖濃度為300g/L，且初始濃度為200g/L，分別進行單獨補糖和協(xié)同補糖與銅離子的補料發(fā)酵，結果赤蘚糖醇產量分別為47.25g/L和55.31g/L，比初始300g/L的葡萄糖分批發(fā)酵分別提高了6.1％和24.2％。特別地，協(xié)同補糖與CuSO4·5H2O后，赤蘚糖還原酶的活性在84h達到最大，為0.152U/mg protein，比單獨補糖時提高了18.8％;通過銅離子鹽和葡萄糖的協(xié)同補料發(fā)酵可顯

6、著提高赤蘚糖醇的產量，最終使赤蘚糖醇生產速率達到0.461g/(L·h)。
　　最后，我們又考察了不同種類的表面活性劑對球頭三型孢菌發(fā)酵產多元醇的影響。搖瓶發(fā)酵120h后，添加0.5g/L甜菜堿所對應的赤蘚糖醇產量最大，為37.16g/L，比對照提高了50.38％。通過對酶活的分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵48h后，0.5g/L甜菜堿(0.211U/mg protein)作用下的赤蘚糖還原酶活性略高于對照(0.192U/mg protein)，且