黄曲霉SFW-7产L-苹果酸的研究

论文摘要

L-苹果酸是生物体内三羧酸循环的重要中间产物,广泛分布于植物、动物与微生物细胞中,具有重要的生理功能,在食品、医药、日用化工等领域具有广泛的用途。L-苹果酸的生产方法主要有化学合成法、酶转化法和微生物发酵法,微生物发酵法又分为直接发酵法和两步发酵法。与其他方法相比,直接发酵法具有环境友好,原料来源丰富且可以再生等优点,因此越来越受到人们的重视。但直接发酵法也具有产L-苹果酸水平低、易产生杂酸等缺点,严重制约了直接发酵法生产L-苹果酸的工业化生产,因此开展提高L-苹果酸产酸水平及其积累机制的研究具有重要的现实意义。本论文从优化培养基组成、添加各种氧载体与表面活性剂、添加部分代谢途径关键酶的抑制剂等方面对L-苹果酸的产酸水平和其积累机制进行了研究,主要研究结果如下:考察了正己烷、正十二烷、全氟化碳三种氧载体与表面活性剂Tween-20和Tween-80对黄曲霉（Aspergillu flavus）SFW-7菌株发酵结果的影响。结果表明,当同时添加1%（V/V）正十二烷与0.1%（W/V）Tween-80时,L-苹果酸的产量达到26 g/L。在单因素实验的基础上,采用二次通用旋转试验设计,对黄曲霉SFW-7积累L-苹果酸的培养基成分进行了优化,并建立了L-苹果酸的产量与Mn2+、Mg2+和Fe2+间的二次回归方程。结果表明,各因子对L-苹果酸产量的影响顺序为Mn2+>Fe2+>Mg2+,而因子间的交互作用不显著。对数学模型进行寻优,确定最佳离子浓度:Mn2+为14mg/L,Fe2+为20mg/L,Mg2+为10mg/L,L-苹果酸的产量为38.73g/L。从限氧发酵、碳酸钙的添加量、乙醛酸循环和三羧酸循环代谢途径关键酶的抑制剂等几个方面对黄曲霉SFW-7积累L-苹果酸的代谢机制进行初步探讨。根据L-苹果酸产量变化情况,证实CO2固定途径是积累L-苹果酸的主要途径。

论文目录

• 符号说明
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 L-苹果酸
• 1.2 L-苹果酸的生产方法
• 1.2.1 直接提取法
• 1.2.2 化学合成法
• 1.2.3 微生物发酵法
• 1.2.4 固定化酶与固定化细胞转化法
• 1.3 L-苹果酸代谢途径的研究
• 1.3.1 L-苹果酸的合成途径
• 1.3.2 L-苹果酸代谢途径的研究进展
• 1.4 直接发酵法生产L-苹果酸的影响因素
• 1.4.1 碳源的影响
• 1.4.2 氮源的影响
• 1.4.3 金属离子的影响
• 1.4.4 表面活性剂和氧载体的影响
• 1.5 L-苹果酸的应用
• 1.5.1 L-苹果酸在食品工业方面的应用
• 1.5.2 L-苹果酸在医药工业方面的应用
• 1.5.3 L-苹果酸在日用化工等方面的应用
• 1.6 本课题的立体背景及意义
• 1.7 本课题的主要研究内容
• 1.7.1 菌株SFW-7 发酵代谢产物的分析
• 1.7.2 添加物对菌株SFW-7 发酵结果的影响
• 1.7.3 菌株SFW-7 发酵培养基的优化
• 1.7.4 菌株SFW-7 积累L-苹果酸代谢机制初探
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要仪器及设备
• 2.1.4 主要试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 L-苹果酸的定性检测
• 2.3.2 L-苹果酸的定量检测
• 2.3.3 总酸的测定
• 2.3.4 总糖和还原糖的测定
• 2.3.5 液化淀粉制备
• 2.3.6 菌体干重的测定
• 3 结果与分析
• 3.1 发酵代谢产物的鉴定
• 3.2 添加物对发酵结果的影响
• 3.2.1 不同氧载体加入时间对发酵结果的影响
• 3.2.2 不同添加量的氧载体对发酵结果的影响
• 3.2.3 加入氧载体和表面活性剂对发酵结果的影响
• 3.3 SFW-7 发酵培养基的优化
• 2+、Fe²⁺、Mn²⁺对L-苹果酸产量的影响'>3.3.1 Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺对L-苹果酸产量的影响
• 3.3.2 二次通用旋转实验设计优化发酵培养基组成
• 3.3.3 条件优化后菌株的发酵进程
• 3.4 菌株SFW-7 利用糖质原料产L-苹果酸机制初探
• 3.4.1 限制氧的供应对发酵结果的影响
• 3.4.2 碳酸钙对发酵结果的影响
• 3.4.3 乙醛酸循环途径的探讨
• 3.4.4 抑制剂对发酵结果的影响
• 4 讨论
• 4.1 L-苹果酸发酵培养基优化的探讨
• 4.2 黄曲霉积累L-苹果酸代谢机制的探讨
• 5 结论
• 5.1 发酵代谢产物的鉴定
• 5.2 添加物对发酵结果的影响
• 5.3 SFW-7 发酵培养基的优化
• 5.4 SFW-7 积累L-苹果酸代谢机制初探
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况