法夫酵母高密度发酵合成虾青素及其动力学模型研究

论文摘要

虾青素是一种类胡萝卜素,具有抗氧化、刺激免疫、防止癌变、消除自由基、保护生物膜及防止心血管疾病等特殊的生理功能,在食品、饲料、化妆品及医药行业的应用越来越受到人们的重视。但目前国内这一产业还未能实现,主要原因是法夫酵母生产菌株虾青素产量较低,与工业化生产的要求尚有一定距离,如何进行法夫酵母的高密度培养是当前虾青素工业化生产开发的制约因素。为了进一步提高虾青素的产量,本文从生物反应过程控制的角度,对法夫酵母高密度发酵合成虾青素进行了深入研究,得到以下结论:(1)通过对不同的补料分批培养方式下法夫酵母发酵过程的研究,初步探明了不同补料方式对法夫酵母细胞生长和色素合成的影响。实验结果表明:脉冲流加是较好的补料分批培养方式。(2)对几种经典分批动力学模型进行比较分析,用于描述法夫酵母发酵过程。模型能从不同层面反映一定培养条件下的过程变化规律,用于培养过程的预测。其中,改进的Logistic方程和产物抑制模型能较好地模拟法夫酵母虾青素分批发酵过程。(3)法夫酵母虾青素的合成主要集中在酵母细胞的指数生长期,在稳定期的前期也有合成。为了获得虾青素的最大生产率,对法夫酵母的生长和色素合成进行条件优化很有必要。基于底物抑制模型,提出了一种优化的两阶段补料策略,用于法夫酵母产虾青素的高密度发酵。与传统的补料方式相比,采用此补料策略取得了较好的培养效果。发酵终点细胞干重达到23.80 g/L,虾青素产量为29.05 mg/L,分别比分批培养提高了52.8%和109%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 虾青素简介
• 1.2 高密度培养
• 1.3 微生物生化反应过程动力学模型
• 1.4 研究目的与内容
• 2 不同补料方式对法夫酵母发酵的影响研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 本章小结
• 3 法夫酵母分批发酵动力学模型研究
• 3.1 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 基于动力学模型的两阶段补料方法的建立
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 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
• 附录 程序