產(chǎn)β-胡蘿卜素的三孢布拉霉正負(fù)菌互作方式研究及發(fā)酵條件優(yōu)化.pdf

1、β-胡蘿卜素和番茄紅素等天然類胡蘿卜素因其卓越的抗氧化作用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品加工等領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。B. trispora(+)和B. trispora(-)共培養(yǎng)發(fā)酵是獲得天然β-胡蘿卜素和番茄紅素的主要途徑之一，而由于B. trispora(+)和B. trispora(-)具有無性生活史和有性生活史，且共培養(yǎng)體系中正負(fù)菌之間存在相互作用，目前尚不能有效控制發(fā)酵過程，導(dǎo)致β-胡蘿卜素產(chǎn)量低且不穩(wěn)定。為此，本文系統(tǒng)研

2、究了正負(fù)菌共培養(yǎng)體系中B. trispora(+)和B. trispora(-)發(fā)育過程的形態(tài)變化特點，以及有性生殖、三孢酸與β-胡蘿卜素之間的關(guān)系等。在此基礎(chǔ)上，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對影響B(tài). trispora(+)和B. trispora(-)共培養(yǎng)發(fā)酵的關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化與控制，取得主要研究結(jié)果如下：
　?。?）確定B. trispora(+)和B. trispora(-)互作的方式。通過B. trispora(+)和B. tri

3、spora(-)分別單獨培養(yǎng)及正負(fù)菌共培養(yǎng)等不同培養(yǎng)方式的研究，發(fā)現(xiàn)正負(fù)菌分別單獨培養(yǎng)進(jìn)行無性繁殖時只能產(chǎn)生少量的β-胡蘿卜素，而在共培養(yǎng)時，尤其是優(yōu)化了共培養(yǎng)接種量比例后，促進(jìn)β-胡蘿卜素大量合成；通過連通瓶實驗，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)三孢布拉霉正負(fù)菌共培養(yǎng)體系中存在的某種關(guān)鍵物質(zhì)是促進(jìn)β-胡蘿卜素大量合成的關(guān)鍵因素。同時表明，β-胡蘿卜素大量合成不完全依賴于B. trispora(+)和B. trispora(-)有性生殖和直接接觸，可通過發(fā)酵

4、液連通達(dá)到同樣效果。
　?。?）確定B. trispora(+)和B. trispora(-)共培養(yǎng)體系中促進(jìn)β-胡蘿卜素大量合成的關(guān)鍵物質(zhì)。通過對B. trispora(+)和B. trispora(-)在不同接種方式下發(fā)酵液組成成分的檢測和比較分析，發(fā)現(xiàn)B. trispora(+)和B. trispora(-)在共培養(yǎng)體系和分別單獨培養(yǎng)時物質(zhì)組成有明顯差異，且主要差異體現(xiàn)在只有共培養(yǎng)體系中能檢測到相對含量較高的三孢酸。通過培養(yǎng)

5、初期添加三孢酸結(jié)構(gòu)類似物的實驗，發(fā)現(xiàn)負(fù)菌單獨培養(yǎng)、正負(fù)菌共培養(yǎng)的β-胡蘿卜素產(chǎn)量分別提高了74.6％、20.4%，而正菌β-胡蘿卜素產(chǎn)量變化不大，進(jìn)一步證實三孢酸在B. trispora(+)和B. trispora(-)共培養(yǎng)體系中促進(jìn)β-胡蘿卜素大量合成的關(guān)鍵作用。此外，通過在B. trispora(+)和B. trispora(-)共培養(yǎng)體系中添加外源β-胡蘿卜素的實驗，發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素產(chǎn)量較不添加外源β-胡蘿卜素的提高了69.8

6、%，表明三孢酸與β-胡蘿卜素代謝呈正相關(guān)，三孢酸與β-胡蘿卜素之間可能存在正反饋循環(huán)調(diào)節(jié)作用。
　?。?）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了調(diào)控β-胡蘿卜素大量合成的數(shù)學(xué)模型，并優(yōu)化了各種發(fā)酵參數(shù)。通過采用高效和精確的粒子群算法，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到β-胡蘿卜素大量合成的最優(yōu)條件：在發(fā)酵初始添加β-紫羅蘭酮濃度140μmol/L；發(fā)酵第3、5和7天分別給予4℃處理，且處理1.75小時；在發(fā)酵培養(yǎng)第3天添加茉莉酸甲酯濃度50μmol/L；添