【摘要】：二十二碳六烯酸(DHA)具有促進嬰兒智力視力發(fā)育、預(yù)防阿爾茲海默癥等重要的生理功能,裂殖壺菌由于DHA含量高、生長快、易于培養(yǎng)等優(yōu)點成為目前DHA的主要生產(chǎn)菌株。目前中國DHA生產(chǎn)還存在發(fā)酵調(diào)控不精確、生物質(zhì)密度偏低的問題,而且發(fā)酵所用培養(yǎng)基主要是葡萄糖,這對于生產(chǎn)含DHA食品來說成本尚可接受,但對市場規(guī)模更大的飼料來說,成本過高。為解決以上問題,本文對裂殖壺菌不同生長階段條件進行了優(yōu)化,實現(xiàn)了高密度發(fā)酵,并將玉米浸泡液和馬鈴薯水解液等農(nóng)副產(chǎn)品處理液用做發(fā)酵原料,為進一步降低發(fā)酵成本提供了可能。為了確定適合裂殖壺菌種子生長、生物質(zhì)生長和DHA積累的最優(yōu)條件,通過單因素實驗對碳源、氮源、無機鹽、溫度等進行了探究。結(jié)果表明20-40 g/L葡萄糖是裂殖壺菌種子生長的理想濃度。酵母浸粉濃度在5-20 g/L之間時對裂殖壺菌種子生長影響沒有明顯差別。作為無機氮源的銨離子對裂殖壺菌生長影響較大,在0.2-4 g/L范圍內(nèi),濃度越高,細胞密度越低。總氮濃度為0.5 g/L時可形成氮限制,細胞可積累超過20%(DCW,w/w)的DHA。在相同氮源濃度下,有機氮源與無機氮源比例為7:3時有利于裂殖壺菌種子快速增殖。碳氮比為12:1時適合細胞增殖,而55:1時適合菌體生長及積累DHA。30℃最適合裂殖壺菌種子生長,25℃和35℃雖能達到相同水平但有滯后期。在單因素實驗的基礎(chǔ)上,設(shè)計了三種高密度發(fā)酵工藝。結(jié)果表明按照碳氮比補料發(fā)酵結(jié)果良好,在84 h細胞干重為105 g/L,DHA最高占干重的14.3%,在100 h得到最高細胞干重為115 g/L,DHA占細胞干重12.6%,但這種工藝培養(yǎng)基復(fù)雜,且不易形成有效的氮限制;按照p H補料發(fā)酵雖然操作簡單,但有時出現(xiàn)p H不下降而造成無法按預(yù)期補料的問題,在120 h時細胞干重僅為73.5 g/L,DHA含量占干重12.2%,且未形成氮限制;按照氮源消耗速率補料發(fā)酵具有操作簡單的優(yōu)勢,本研究嘗試了三種氮源補入速率,獲得最高細胞干重分別為133 g/L、145 g/L和153 g/L,DHA含量分別為14.4%、4.3%和21.2%,這種工藝補料培養(yǎng)基種類少,且發(fā)酵密度高、DHA含量高,而且第三種補入速率形成有效氮限制,是較理想的發(fā)酵工藝。利用搖瓶實驗對利用玉米浸泡液和馬鈴薯水解液為原料培養(yǎng)裂殖壺菌進行了探索,證明了這兩種原料可以為其生長提供碳源及氮源,之后根據(jù)確定的高密度發(fā)酵工藝,按照玉米浸泡液和馬鈴薯水解液不同的性質(zhì),在此發(fā)酵工藝中進行相應(yīng)的改進,最終確定高密度發(fā)酵工藝。利用玉米浸泡液進行的高密度發(fā)酵,其最高干重為97.6 g/L,DHA含量為12.2%。利用馬鈴薯水解液高密度發(fā)酵最高細胞干重為123 g/L,DHA含量為12.0%,實現(xiàn)了裂殖壺菌利用這兩種農(nóng)副產(chǎn)品處理液進行高密度發(fā)酵的目標。本研究所確定的發(fā)酵工藝可以用于現(xiàn)實生產(chǎn),實現(xiàn)高密度發(fā)酵。而利用農(nóng)副產(chǎn)品處理液進行高密度發(fā)酵的過程有望實現(xiàn)DHA生產(chǎn)成本的進一步降低,為實現(xiàn)含DHA飼料的經(jīng)濟性提供了新的途徑。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ920.6

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本文編號：2677758