甘油替代葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn)富馬酸的代謝組學研究.pdf

1、富馬酸是一種高附加值的四碳二元羧酸化合物，廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品等各行各業(yè)。本論文以實驗室保存的少根根霉RH7-13#為出發(fā)菌株，利用溴甲酚綠作為指示劑進行菌種的分離純化，大大的縮短了篩菌周期，并成功得到少根根霉RH7-13-24#菌。該菌與出發(fā)菌株相比，富馬酸產(chǎn)量提高了49.01％，經(jīng)過多次傳代后高產(chǎn)富馬酸性狀穩(wěn)定。
　　本論文嘗試使用甘油和葡萄糖進行混合發(fā)酵，經(jīng)過一系列的優(yōu)化后得到了最佳的發(fā)酵工藝條件:甘油的添加量為40

2、g/L，添加時間為發(fā)酵階段24 h，接種量為30％(V/V)、種齡為24 h或者接種量為20％(V/V)、種齡為36h。此時富馬酸的最高產(chǎn)量為24.87 g/L，與單純發(fā)酵40g/L葡萄糖相比，富馬酸產(chǎn)量提高55.63％;與單純發(fā)酵40 g/L甘油相比，富馬酸產(chǎn)量提高2437.75％;與單純發(fā)酵80 g/L葡萄糖發(fā)酵相比，有效降低無氧呼吸副產(chǎn)物乳酸45.97％，降低副產(chǎn)物乙醇60.15％。通過對不同培養(yǎng)條件下的少根根霉RH7-13-24

3、#細胞膜的通透性研究，以相對電導率為參考指標，發(fā)現(xiàn)混合發(fā)酵時細胞膜的通透性是單純利用葡萄糖時的1.17倍，有利于細胞內(nèi)外小分子物質(zhì)的自由擴散。通過對不同條件培養(yǎng)后的少根根霉RH7-13-24#細胞膜的成分進行研究，發(fā)現(xiàn)甘油的加入會明顯提高細胞膜上不飽和脂肪酸的含量，進而提高了細胞膜的流動性，有利于細胞在發(fā)酵液中更好的傳質(zhì)傳氧，無氧呼吸減弱，副產(chǎn)物乙醇和乳酸的量降低。
　　本論文嘗試引入代謝組學的分析手段，嘗試研究混合發(fā)酵對細胞內(nèi)代

4、謝輪廓的影響。首先經(jīng)過優(yōu)化淬滅條件、提取條件和檢測條件等，建立了適合少根根霉細胞內(nèi)小分子代謝物的提取方法，該方法下可以獲得160余種細胞內(nèi)小分子生物活性物質(zhì)。然后經(jīng)過相關統(tǒng)計學分析發(fā)現(xiàn)，少根根霉RH7-13-24#利用利用甘油為碳源時，細胞內(nèi)的氨基酸類物質(zhì)含量較高，主要用于滿足細胞自身的生長需求;利用葡萄糖時細胞內(nèi)EMP途徑和TCA循環(huán)進行的強度較強，可以為富馬酸的生產(chǎn)提供足夠的ATP，因此混合發(fā)酵時，富馬酸產(chǎn)量較高?；旌习l(fā)酵與單純用葡