论文部分内容阅读
虾青素是一种类胡萝卜素，具有很强的抗氧化性能，同时也是一种重要的桔红色着色剂，在水产养殖、食品和医药工业应用广泛。红发夫酵母的虾青素含量较高，大规模培养红发夫酵母生产虾青素很有发展前景。该文研究培养基组分对红发夫酵母Phaffiarhodozyma生长和虾青素积累的影响及其优化、虾青素合成的调节控制、生物反应器的流加培养等，主要研究结果如下：
采取糖蜜与淀粉糖为混合碳源(总糖30g/L)培养红发夫酵母，其中糖蜜占总糖的40％，获得生物量8.61g/L，虾青素含量852μg/g，虾青素产量7338μg/L。玉米浆和柠檬酸三铵是较好的单一氮源，虾青素产量分别达到5255μg/L和5737μg/L。玉米浆和硫酸铵的混合氮源对红发夫酵母积累虾青素效果更佳，当玉米浆在混合氮源中占40％时，虾青素含量和产量最高，分别为1068μg/g、7746μg/L。从生产成本和虾青素产量综合考虑，选择混合碳源、混合氮源、(NH4)3C6H5O7、Na2HPO4、K2HPO4、MgSO4·7H2O为培养基基本成分。正交设计优选的培养基成分为混合碳源(糖蜜40％、淀粉塘60％)30g/L、混合氮源(玉米浆40％、硫酸铵60％)7g/L、MgSO4·7H2O1.5g/L、(NH4)3C6H5O72g/L、Na2HPO42.0g/L，用此优化培养基培养红发夫酵母得到生物量16.92g/L，虾青素含量903μg/g，虾青素产量15279μg/L。
添加2-脱氧葡萄糖、胡萝卜汁、番茄汁等物质对红发夫酵母生长及虾青素形成影响较大。当2-脱氧葡萄糖添加量为0.050g/L时，虾青素含量和产量达到957μg/g和11.68mg/L。随着2-脱氧葡萄糖添加量的增加，红发夫酵母的生物量、虾青素含量和产量均下降，说明了过量的2-脱氧葡萄糖对红发夫酵母的生长有抑制作用。当添加胡萝卜素量为400μg/L时，红发夫酵母虾青素含量、产量分别达到1183μg/g、16.15mg/L，对照空白提高了39％和55％。番茄红素的添加可以明显提高红发夫酵母细胞内虾青素含量，番茄红素的添加量为700μg/L时，虾青素含量与产量分别达到1468μg/g、17.59mg/L，对照空白提高了72％和69％。番茄红素适量添加对虾青素合成起到促进作用，但成本较高，番茄汁富含番茄红素并且成本较低，所以选择番茄汁作为流加物质。培养36小时添加番茄汁，红发夫酵母72小时至120小时生长状态平稳但虾青素含量和产量提高显著。培养96小时虾青素含量高达1318μg/g，虾青素产量也达到最高17.87mg/L。
通过分批培养、恒pH流加培养、混合碳源-氨水流加培养、混合碳源-尿素流加培养、间歇流加培养、指数流加培养、混合碳源-番茄汁流加培养和恒速流加培养等8种培养方式，说明进行流加培养有利于红发夫酵母细胞生长及虾青素的合成。与分批培养相比，所有流加模式下生物量及虾青素产量都有不同程度地提高。其中流加混合碳源-番茄汁获得了最好的实验结果，最终的生物量、虾青素含量和产量，分别达到33.71g/L、1106μg/g和36.26mg/L。说明了采用混合碳源-番茄汁流加培养可提高红发夫酵母产量，从而获得更高的虾青素产率。
在50L和500L机械搅拌生物反应器中进行红发夫酵母中试流加培养获得成功。50L机械搅拌生物反应器混合碳源-番茄汁流加培养获得生物量32.19g/L，虾青素产量24.17mg/L。500L机械搅拌生物反应器混合碳源-番茄汁流加培养获得生物量36.01g/L，糖转化率达到42％，虾青素产量最高达到31.19mg/L，虾青素含量1006μg/g。