利用淀粉糖作碳源培养法夫酵母生产虾青素的研究

为选择一种适合法夫酵母发酵虾青素的工业碳源,分别以麦芽糖浆、果葡糖浆、标准糖浆3种淀粉糖为碳源做发酵试验.试验结果表明.以麦芽糖浆、果葡糖浆和标准糖浆为碳源摇瓶培养法夫酵母,虾青素的体积产率及细胞产率问没有显著差异;分剐以3种淀粉糖为碳源.在20L机械搅拌罐中补料分批培养法夫酵母的发酵规律相似.但以标准糖浆为碳源的虾青素细胞产率和虾青素得率高于其它2种淀粉糖,分别达到0.38mg虾青素/g干酵母和0.25mg虾青素/g葡萄糖;以标准糖浆为碳源,在75L机械搅拌罐中补料分批培养法夫酵母的发酵规律与20L罐的发酵规律一致,但虾青素的细胞产率为O.33 mg/g干茵体.略低于20L罐的细胞产率;虾青素的得率为0.34mg/L,略高于20L罐的虾青素得率.     

乙醇对法夫酵母发酵合成虾青素的影响

利用摇瓶培养法夫酵母JMU-MVP14菌株,通过乙醇传感器检测乙醇含量,研究乙醇对法夫酵母细胞生长及虾青素合成的影响。结果表明,在10 g/L和20 g/L葡萄糖初始培养基中分别添加1～2 g/L乙醇时,均可提高虾青素的产量;而添加高浓度乙醇,则会抑制细胞生长和虾青素的合成。以10 g/L葡萄糖为初始培养基,控制发酵中恒定乙醇浓度为2 g/L,虾青素质量浓度可达到50.1 mg/L,比只添加2 g/L乙醇提高了20.3%,且虾青素细胞产率达到13.1 mg/g,葡萄糖的利用率能达到77.2%以上,说明恒定乙醇控制策略更有利于法夫酵母虾青素的合成。在10 g/L初始葡萄糖浓度,恒定乙醇浓度2 g/L,并每24 h补加5 g/L葡萄糖的优化条件下,虾青素产量最大值达到55.3 mg/L,虾青素细胞产率为19.7 mg/g,比对照组(14.1 mg/g)提高了39.7%。     

4株法夫酵母产虾青素菌株的发酵性能比较

在摇瓶实验的基础上,比较4株法夫酵母产虾青素突变株的发酵特性。结果表明:这4株菌中,JMU-MVP14和JMU-7B12分别为虾青素产量最高(24.32mg/L)和最低(0.93mg/L)的菌株,JMU-17W和JMU-MVP14分别为生物量最高(8.13g/L)和最低(3.20g/L)的菌株。对JMU-668菌株和JMU-MVP14菌株发酵时添加糖代谢产物、高浓度葡萄糖以及在低溶氧状态时的发酵情况进行比较,结果表明:JMU-668发酵时添加乳酸、乙醇、柠檬酸,其生物量、虾青素产量都得到显著提高;添加甘油时生物量减少,虾青素产量显著提高。JMU-MVP14发酵时添加乳酸、乙醇、甘油,其生物量、虾青素产量都提高了,但效果不显著;添加乙酸时生物量提高,虾青素产量减少;添加柠檬酸时生物量减少。此外,添加高浓度葡萄糖,对这两株菌的虾青素合成有促进作用;在低溶氧状态下发酵,可促进JMU-668菌株虾青素的合成,而对JMU-MVP14菌株虾青素的合成产生抑制作用。     

法夫酵母发酵过程的pH值控制策略及对虾青素合成的影响

为了探索p H值条件对法夫酵母产虾青素的影响,对虾青素高产菌株法夫酵母JMU-MVP14罐上发酵p H值条件及控制策略进行优化,结果表明:7 L罐分批培养时,较高p H值有利于菌体生长以及其他类胡萝卜素(如β-隐黄质和β-胡萝卜素)的积累,较低p H值有利于虾青素的合成。当p H值恒定控制在5.0时,虾青素的产量达到最大值137.7 mg/L;p H值为3.0和4.0时,虾青素的细胞产率高,分别达到了6.42 mg/g和7.17 mg/g。在此基础上,分阶段控制p H值,即第1阶段(0~72 h)将p H值控制在5.0,第2阶段(72~144 h)将p H值控制在4.0,结果显示该发酵策略有利于虾青素的合成,至发酵终点其虾青素产量和细胞产率分别达到150.1 mg/L和7.11 mg/g,均高于对照组。     

红法夫酵母与环状芽孢杆菌混合培养破壁提取虾青素的研究

环状芽孢杆菌能以红法夫酵母细胞壁为唯一碳源进行发酵产胞壁溶解酶,将红法夫酵母与环状芽孢杆菌混合培养,可使环状芽孢杆菌在生长的同时产酶并逐渐溶解酵母细胞壁,从而提取虾青素。通过对红法夫酵母与环状芽孢杆菌两阶段混合培养条件的优化,总结出红法夫酵母产虾青素及酶法破壁提取的适宜工艺为:培养基初始糖浓度为30g/L,环状芽孢杆菌的最佳接种时间为红法夫酵母培养60～72h,接种量为10mL/L(1010个细胞/mL),接种后最适培养温度为30℃,pH为6.5,总发酵时间为120h,在此条件下,红法夫酵母虾青素产量可达到8960.2μg/L,虾青素最终提取率可达到96.8%。     

乙醇促进法夫酵母虾青素合成的机理及其代谢调控

采用代谢通量分析的方法,分析乙醇促进法夫酵母生物合成虾青素的代谢调控机理。研究发现,乙醇促进法夫酵母细胞代谢中丙酮酸、乙酰辅酶A代谢节点处的通量,使流向虾青素合成途径的通量增加,是对照组通量的2.3倍,进而促进了虾青素的合成。根据代谢调控机理,对法夫酵母菌株JMU-MVP14合成虾青素代谢途径的α-酮戊二酸和5-磷酸核酮糖代谢节点进行调控,结果表明:在培养环境中添加0.5 g/Lα-酮戊二酸,能促进法夫酵母细胞生长,生长量提高0.4 g/L。添加3 g/L的谷氨酸时,法夫酵母总类胡萝卜素产量达67.9 mg/L,是对照试验总类胡萝卜素产量的1.7倍。     

法夫酵母产新科斯糖的发酵条件

通过单因素实验及正交试验对法夫酵母摇床发酵产新科斯糖的培养基组成和培养条件进行优化,得出该菌株产新科斯糖的最佳发酵条件为:蔗糖110g/L,玉米浆粉8g/L,种龄48h,接种体积分数10%,发酵周期24h,初始pH6.5,摇床转速220r/min,发酵温度18℃。经优化后新科斯糖产量最高可达73.2g/L,蔗糖利用率为66.5%,比优化前发酵效率提高了87.1%。     

菠萝皮渣生产虾青素的发酵条件研究

以菠萝皮渣为培养基的主要原料,采用法夫酵母（Phaffia rhodozyma）对其进行发酵生产虾青素,采用响应面分析法对法夫酵母的发酵条件进行优化研究。先用Plackett-Burman设计法实验确定重要因素,再用最陡爬坡实验法确定因素水平,最后用响应面分析方法求得的最佳发酵条件为：发酵温度为20.0℃,初始pH为5.29,糖度为6.1%,酵母膏2g/L,MgSO42g/L,（NH4）2SO44g/L,KH2PO41.5g/L,种龄36h。用此优化的发酵培养基培养法夫酵母,虾青素产量可达6.5751mg/L。     

两阶段法培养红法夫酵母生产虾青素

在法夫酵母生长过程中,培养基组成是影响细胞生长和虾青素产量的重要因素。文中通过正交设计和响应面优化方法分别对红法夫酵母生长阶段培养基和虾青素合成阶段的培养基进行了优化研究。结果表明,碳源和氟源浓度对红法夫细胞的生长及虾青素的合成有明显影响,浓度为20 g/L的葡萄糖有利于细胞的生长;而50 g/L左右的葡萄糖和高C/N有利于虾青素的合成。在此基础上提出了两阶段发酵方案。经过两阶段发酵,红法夫酵母生物量和虾青素产量达到16.8 g/L和15.015 mg/L,分别比分批培养提高了56.3%和28.7%。     

果蔬汁发酵生产虾青素的研究

以菠萝汁、西红柿汁为主要原料,用法夫酵母(Phaffiarhodozyma)XYV3发酵生产虾青素。通过对法夫酵母XYV3的虾青素摇瓶发酵条件包括接种量、促进剂、培养基主要组分的优化,得到适宜培养基组分及发酵条件。结果表明:①适宜培养基组分:菠萝汁100mL/L,西红柿汁150mL/L(适宜添加时间为在发酵进行到60h时加入),糖含量50g/L,酵母膏6g/L,(NH4)2SO42g/L;②适宜发酵条件:接种量8%,培养温度22℃,摇床转速180r/min。在此基础上发酵78h,虾青素产量可达到8.25μg/mL(858.62μg/gCDW),较优化前提高36.4%。     

KNO_3对红发夫酵母生物合成虾青素的影响

比较了红发夫酵母(Phaffiarhodozyma)以KNO3、NaNO3、(NH4)2SO4及蛋白胨为氮源的细胞生长及虾青素合成过程,重点研究了KNO3对红发夫酵母生物合成虾青素的影响。结果表明:低浓度KNO3(0·1~0·9g/L)有利于细胞生长及虾青素合成,而高浓度KNO3(3·0~9·0g/L)抑制细胞生长及虾青素合成。当培养基中含有0·3g/LKNO3时,红发夫酵母的发酵过程不仅表现出细胞二次生长及虾青素二次合成现象,而且发酵周期较长,可获得较高的生物量和干细胞虾青素含量,分别为8·13g/L和0·993mg/g。     

响应面法优化高产虾青素菌株的发酵条件

采用析因设计法对影响红法夫酵母发酵的相关因素进行评价,发现酵母膏、初始pH 值、葡萄糖及果糖浓度对虾青素产量影响显著。利用中心组合设计及响应面分析对影响虾青素产量的关键因素做进一步的优化,得到较佳的试验点为酵母膏浓度5.6g/L、初始pH 8.5、葡萄糖与果糖浓度之比24:21(m/V)。优化后虾青素产量从5.890mg/L提高到10.900mg/L;7.5L 发酵罐中,虾青素产量可达18.300mg/L,比摇瓶培养提高了68%。     

微波对红法夫酵母的诱变效应的研究

利用微波诱变技术对红法夫酵母(Phaffia rhodozyma TY-Ⅰ)进行了诱变。结果表明,红法夫酵母TY-Ⅰ对微波辐照非常敏感(120s时菌株存活率只有4.67%)。在最佳处理时间100s,加盖冷却的条件下进行微波诱变、二苯胺推理筛选,最终筛选获得1株遗传稳定性良好,虾青素产量高的突变菌株TY-Ⅰ-8,虾青素含量较出发菌株提高了102.51%。     

超声波-LiCl对红法夫酵母复合的诱变效应

以红法夫酵母为出发菌株,研究了超声波和LiCl两种诱变因子对酵母菌体致突变的诱变效应。结果表明,超声波-LiCl复合诱变技术能够有效进行红法夫酵母菌株改良。超声波处理时间为60 min、LiCl的浓度为2g/L,采用二苯胺进行推理筛选,最终获得1株虾青素含量为856.72μg/g的突变菌株UL-2,比出发菌株提高了289.42%,且该菌株遗传性能稳定。     

氮饥饿/过氧化氢协同胁迫促进法夫酵母合成虾青素

虾青素是一种强抗氧化剂,在细胞抵御外界环境胁迫方面起到重要作用。研究了氮饥饿/过氧化氢协同胁迫对法夫酵母合成虾青素的影响,结果表明:低含氮量有利于虾青素的合成,随着碳氮比的降低,虾青素的合成受到抑制,最佳的碳氮比为3∶0.6,每克干细胞虾青素的含量最高达0.32mg/g;在此基础上添加5mmol/L过氧化氢协同胁迫法夫酵母可进一步提高虾青素的产量,在发酵24h(对数生长期)加入3mmol/L的H2O2,36h补加2mmol/L,虾青素产量达到0.59mg/g,比空白对照提高63.9%。     

金属离子对法夫酵母产虾青素影响的研究

为了研究金属离子对法夫酵母产虾青素的影响并优化出有利于法夫酵母产虾青素的金属离子,用单因子实验方法研究不同离子对法夫酵母产虾青素的影响并用正交实验方法对金属离子进行了配比优化。在培养基中添加Zn2+和Mn2+能增加细胞干重,在培养基中添加Zn2+、Fe3+、Mn2+和Cu2+能使培养液中虾青素的浓度增加,在培养基中添加Fe3+和Cu2+能使细胞中虾青素的含量增加。在培养基中添加3μmol/L的Mn2+、1μmol/L的Zn2+、1μmol/L的Fe3+、5μmol/L的Cu2+有利于法夫酵母虾青素的合成,用这些金属离子批式培养法夫酵母,总细胞得率为0.349 g/g(葡萄糖),总虾青素得率为0.266 mg/g(葡萄糖),细胞内虾青素最高含量为0.81 mg/g。     

微生物法生产虾青素的研究进展

虾青素是一种萜烯类不饱和化合物,具有很强的抗氧化活性,同时还具有抗癌、增强免疫、护眼、保护心脑血管等其他诸多生理功能。天然虾青素主要来源于藻类、酵母以及海洋生物中。目前应用于市场的虾青素主要包括雨生红球藻虾青素、酵母虾青素以及化学合成虾青素。雨生红球藻的培养时间长,生长条件要求苛刻,使得虾青素价格昂贵;化学合成虾青素为混合构型虾青素,抗氧化能力低于天然虾青素,安全性较差。该文介绍了虾青素的结构性质、虾青素来源和生产方法,着重讲述红法夫酵母（Phaffia rhodozyma）生产虾青素的生物合成途径、发酵培养条件以及虾青素的破壁提取和纯化方法,为虾青素工业化生产提供一定理论基础。