類球紅細菌產輔酶Q10的菌種丟棄及發(fā)酵條件優(yōu)化.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、輔酶Q10(Coenzyme Q10,簡寫為CoQ10),又稱泛醌(Ubiquinone),化學名稱為2,3-二甲氧基-5-甲基-6-癸異戊烯基-1,4-苯醌。CoQ10在細胞呼吸鏈上位于NADH和細胞色素C之間,起傳遞氫質子的作用,是人體中唯一的輔酶Q類物質。其在各種動植物細胞和細菌中廣泛存在,具有抗氧化、抗衰老、清除體內自由基、提高機體免疫力等功能。已經被越來越多的應用于各類心臟病、急慢性肝炎、帕金森癥等疾病的輔助治療,并在保健品及

2、化妝品領域具有廣闊的市場。
   微生物發(fā)酵法是目前生產CoQ10的主要生產方法之一,優(yōu)良的發(fā)酵菌株是微生物發(fā)酵法工業(yè)化生產CoQ10的前提,而通過發(fā)酵條件的優(yōu)化,進而使菌株最大程度的發(fā)揮其發(fā)酵能力,是工業(yè)生產最經常使用的調控方式之一。
   由于CoQ10的生物合成途徑復雜,涉及超過20種代謝中間產物及調控酶類,現(xiàn)階段通過基因工程方法改變單一或某幾個關鍵酶基因對發(fā)酵菌株的生產能力提高有限。傳統(tǒng)物理和化學誘變育種技術仍是

3、CoQ10生產育種的重要手段。
   本論文采用鈷60(Co60)輻照誘變方法結合傳統(tǒng)紫外線誘變育種方法對實驗室現(xiàn)有菌株進行誘變育種,并利用實驗室建立的高通量篩選平臺進行篩選,從中篩選出產量較高的突變株作為種源。調整發(fā)酵培養(yǎng)基中不同碳氮比并根據CoQ10生物合成和代謝途徑選擇不同前體物質,正交試驗確定前體物質的最優(yōu)發(fā)酵配比,利用發(fā)酵罐在線檢測篩選菌株的生長狀態(tài),以不同時間點CoQ10的產量為指標對優(yōu)化條件進行驗證。本論文共分三個

4、部分:(1)類球紅細菌菌株的誘變育種研究;(2)類球紅細菌生產CoQ10的發(fā)酵條件優(yōu)化;(3)CoQ10的發(fā)酵罐中試規(guī)模試驗。主要研究結果如下:
   通過C060和紫外線誘變實驗篩選出較初始菌株類球紅細菌Rhodobacer.sphaeroides高產的突變株6株;篩選確定適合的發(fā)酵培養(yǎng)基碳源比例;最優(yōu)發(fā)酵前體組合;發(fā)酵罐中試放大驗證優(yōu)化條件有效。
   一、誘變育種試驗
   根據文獻調研確定Co60誘變輻照

5、強度為5Gy,致死率達到95%以上,符合誘變要求;利用實驗室建立的高通量篩選平臺將選出的菌株繼續(xù)紫外線誘變,最終篩選出較高產量的突變株6株。
   二、類球紅細菌產CoQ10發(fā)酵條件優(yōu)化
   調整發(fā)酵培養(yǎng)基碳源比例,以CoQ10產量為指標最終確定碳源含量。試驗了對羥基苯甲酸、維生素B1,乙酸鈉、西紅柿汁、胡蘿卜汁、異戊醇等參與輔酶Q10合成代謝的多種發(fā)酵前體,最終正交試驗確定發(fā)酵前體的最優(yōu)配比為VB110mg/L、乙酸

6、鈉100 mg/L、對羥基苯甲酸20 mg/L、花生油0.01%。在此條件下CoQ10產量由13.296 mg/L增加到31.824 mg/L,產量提高了139%。
   三、發(fā)酵罐優(yōu)化條件驗證實驗
   利用篩選出的發(fā)酵培養(yǎng)基碳氮比例為基礎培養(yǎng)條件,pH、溶氧為在線觀測指標,不同時間點取樣,通過斐林試劑法檢測發(fā)酵液中總糖含量,確定碳源的動態(tài)消耗;考察發(fā)酵前體添加與否、添加時機對CoQ10產量的影響;研究不同溶氧條件下突

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