高產(chǎn)海藻糖酵母菌株利用玉米淀粉一步轉(zhuǎn)化生產(chǎn)海藻糖的工藝研究.pdf

1、海藻糖(Trehalose)又名覃糖，在細(xì)菌、酵母菌、真菌以及一些昆蟲、脊椎動物和植物中廣泛存在。研究顯示海藻糖不僅可以作為細(xì)胞碳源儲存物，而且可用作高效保護(hù)劑增加細(xì)胞組分對不良環(huán)境條件(如高溫、冷凍、脫水、高滲透壓和高酒精濃度)的抗性。海藻糖的這種保護(hù)特性使它在許多方面具有廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)和微生物學(xué)中作為細(xì)胞防凍劑、作為化妝品的有效成分、作為診斷試劑和生物產(chǎn)品的穩(wěn)定劑，甚至還可以用作新鮮食品的防腐劑。因此，現(xiàn)在許多人正致力于用廉價的

2、方法生產(chǎn)海藻糖。 淀粉價格低廉，來源廣泛，被認(rèn)為是用來生產(chǎn)海藻糖的最佳原料。Pretorius等報道能夠利用淀粉作為碳源和能源的150株酵母菌中，能夠表達(dá)淀粉液化酶和糖化酶的扣囊復(fù)膜酵母(Saccharomycopsisfibuligera)對淀粉的降解效率最高。我們過去的研究中發(fā)現(xiàn)Saccharomycopsisfibuligerasdu在淀粉培養(yǎng)基中經(jīng)48小時發(fā)酵海藻糖的累積量達(dá)到18.0％(w/w)，說明Saccharom

3、ycopsisfibuligera是用來生產(chǎn)海藻糖的很好菌株。但是該酵母菌體內(nèi)能合成酸性和中性海藻糖酶，這些酶在細(xì)胞中可以分解合成的海藻糖，這對海藻糖的累積是不利的。因此，為了提高海藻糖的產(chǎn)量，從該菌株中去除或削弱酸性和中性海藻糖酶活力是必要的。后來，利用化學(xué)誘變技術(shù)獲得酸性和中性海藻糖酶活力大大降低的A11突變株，該突變株在可溶性淀粉培養(yǎng)基中培養(yǎng)菌體內(nèi)海藻糖的累積量達(dá)到19.1％(w/w)。本研究發(fā)現(xiàn)用玉米淀粉代替淀粉來生產(chǎn)海藻糖能使

4、海藻糖的生產(chǎn)成本更低，A11突變株在1％(w/v)玉米淀粉培養(yǎng)基中發(fā)酵48小時菌體內(nèi)海藻糖的累積量達(dá)到24.0％(w/w)。 本論文利用突變株A11菌株分別用玉米淀粉和可溶性淀粉培養(yǎng)基在搖瓶中發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用玉米淀粉代替可溶性淀粉發(fā)酵48小時，該突變株在玉米淀粉培養(yǎng)基中生長后細(xì)胞內(nèi)海藻糖的積累量在要高于在可溶性淀粉培養(yǎng)基中的積累量，比如說在發(fā)酵48小時后，突變株在玉米淀粉培養(yǎng)基中其細(xì)胞內(nèi)海藻糖的含量為21％(w/w)，在相同條件

5、下該突變株在可溶性淀粉培養(yǎng)基中培養(yǎng)其細(xì)胞內(nèi)海藻糖的含量為15.8％(w/w)。同時還比較了該突變株在這兩種不同培養(yǎng)基中菌體生長情況以及用不同淀粉培養(yǎng)基發(fā)酵過程中這兩種培養(yǎng)基內(nèi)還原糖和總糖的變化情況。 本論文還利用2升全自動發(fā)酵罐研究該菌株發(fā)酵玉米淀粉生產(chǎn)海藻糖的最佳工藝，得出A11菌株積累海藻糖的最佳條件是：培養(yǎng)基初始pH5.5，培養(yǎng)溫度30℃，發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速200rpm，通氣量4l/min，最佳碳源濃度為2.0％(w/v)的玉米淀