球頭三型孢菌產(chǎn)多元醇代謝調(diào)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(jīng)成為國際認(rèn)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(chǎn)生赤蘚糖醇和甘油等醇類物質(zhì)，通過改變發(fā)酵培養(yǎng)過程的營養(yǎng)物質(zhì)、無機(jī)鹽等的添加，可能影響代謝途徑關(guān)鍵酶的活性，從而改變菌株發(fā)酵生產(chǎn)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(bǔ)

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(diào)控，旨在探明相關(guān)的代謝調(diào)控機(jī)制和提高多元醇（主要是赤蘚糖醇）的產(chǎn)量，本文研究的主要內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(bǔ)充30mg/L CuSO4·5H2O下的赤蘚糖醇產(chǎn)量達(dá)到44.27g/L，比對照增加了27.10％。進(jìn)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(shù)發(fā)酵時(shí)間里3-磷酸甘油脫氫酶(GPDH)活性都在降低。此外，與對照細(xì)胞相比，用Cu2+處理的球頭三型孢菌細(xì)胞中的NADPH/NAD

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

5、g/L，提高了11.5％。進(jìn)一步控制總糖濃度為300g/L，且初始濃度為200g/L，分別進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)糖和協(xié)同補(bǔ)糖與銅離子的補(bǔ)料發(fā)酵，結(jié)果赤蘚糖醇產(chǎn)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(bǔ)糖與CuSO4·5H2O后，赤蘚糖還原酶的活性在84h達(dá)到最大，為0.152U/mg protein，比單獨(dú)補(bǔ)糖時(shí)提高了18.8％;通過銅離子鹽和葡萄糖的協(xié)同補(bǔ)料發(fā)酵可顯

6、著提高赤蘚糖醇的產(chǎn)量，最終使赤蘚糖醇生產(chǎn)速率達(dá)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(chǎn)多元醇的影響。搖瓶發(fā)酵120h后，添加0.5g/L甜菜堿所對應(yīng)的赤蘚糖醇產(chǎn)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