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基本信息
- 項目名稱：
- 氧載體和金屬離子對褐黃孢鏈霉菌發(fā)酵的影響
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 納他霉素是一種由褐黃孢鏈霉菌等產(chǎn)生菌發(fā)酵產(chǎn)生的抗生素，因其能抑制真菌生長及毒素產(chǎn)生并且對人體無害，作為天然高效防腐劑在廣泛應(yīng)用。但目前其發(fā)酵率較低價格較高，嚴(yán)重制約了其在食品工業(yè)上的發(fā)展。本實驗在發(fā)酵體系中在不同時間添加不同種類、濃度的金屬離子和有機(jī)溶劑氧載體，通過測生物量和納他霉素含量的變化，篩選合適的添加條件。指導(dǎo)和改進(jìn)發(fā)酵工藝以提高納他霉素的發(fā)酵水平具有重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
- 詳細(xì)介紹：
- 用單因素?fù)u瓶發(fā)酵試驗方法，正己烷，大豆油，橄欖油，吐溫-80添加濃度和添加時間對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響。試驗結(jié)果表明最適濃度分別為3%，9%，6%,6%，添加時間分別為發(fā)酵后48h,24h,24h,24h。 用單因素?fù)u瓶發(fā)酵試驗方法，研究不同濃度Na+,Fe2+,Mg2+,K+,Ca2+,Cu2+,Mn2+,Zn2+和Co2+對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響。試驗結(jié)果表明添加Mg2+和Ca2+可促進(jìn)褐黃孢鏈霉菌的菌體生長,添加Fe2+、Cu2+、Mn2+和Co2+可抑制菌體生長，而添加Na+、K+和Zn2+對菌體生長無顯著影響；在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加低濃度K+、Ca2+和Co2+可促進(jìn)納他霉素的生物合成,添加Na+、Fe2+、Cu2+和Zn2+抑制納他霉素的生物合成,而添加Mg2+和Mn2+對納他霉素的生物合成無顯著影響。 結(jié)果表明，篩選合適的添加條件可以提高納他霉素的發(fā)酵含量。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品通過優(yōu)化氧載體添加實驗（種類、添加濃度、添加時間、表面活性劑的影響等因素），得到氧載體最優(yōu)添加方案。通過不同種類、不同濃度的金屬離子，對褐黃孢鏈霉菌菌體生長和納他霉素生物合成的影響差別較大；在培養(yǎng)基中添加適當(dāng)濃度和種類的金屬離子，有助于提高納他霉素的產(chǎn)量。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 在常規(guī)液態(tài)發(fā)酵體系中添加氧載體形成雙液相發(fā)酵，以提高底物或溶解氧的供給能力或解除產(chǎn)物的抑制作用，較傳統(tǒng)的攪拌、加壓等方法具有氧傳遞速度快、能耗低、氣泡生成少、剪切力小等特點(diǎn)。金屬離子是微生物生長和代謝產(chǎn)物合成的重要影響因子，具有調(diào)節(jié)酶活力、維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞滲透壓平衡、控制細(xì)胞的氧化還原電位等特性。目前并沒有氧載體和金屬離子對納他霉素發(fā)酵影響的相關(guān)報道。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 目前納他霉素國際需求量很大價格昂貴，而國內(nèi)納他霉素發(fā)酵產(chǎn)率低而成本高，無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品主要依賴于進(jìn)口，這嚴(yán)重制約著納他霉素在我國食品工業(yè)上的發(fā)展。 本試驗通過氧載體和金屬離子添加單因素試驗，得到氧載體和金屬離子的最優(yōu)添加方案，提高納他霉素發(fā)酵產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。因此，研究納他霉素發(fā)酵的規(guī)律，指導(dǎo)和改進(jìn)發(fā)酵工藝以提高納他霉素的發(fā)酵水平具有重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 1、用單因素?fù)u瓶發(fā)酵試驗方法，研究不同添加濃度、時間正己烷，大豆油，橄欖油，吐溫-80對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響。結(jié)果表明在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加正己烷，大豆油，橄欖油，吐溫-80的最適濃度分別為3%，9%，6%,6%，添加時間分別為48h,24h,24h,24h。 2、用單因素?fù)u瓶發(fā)酵試驗方法，研究不同濃度Na+,Fe2+,Mg2+,K+,Ca2+,Cu2+,Mn2+,Zn2+和Co2+對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響。結(jié)果表明在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加Mg2+和Ca2+可促進(jìn)褐黃孢鏈霉菌的菌體生長,添加Fe2+、Cu2+、Mn2+和Co2+可抑制菌體生長，而添加Na+、K+和Zn2+對菌體生長無顯著影響；在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加低濃度K+、Ca2+和Co2+可促進(jìn)納他霉素的生物合成,添加Na+、Fe2+、Cu2+和Zn2+抑制納他霉素的生物合成,而添加Mg2+和Mn2+對納他霉素的生物合成無顯著影響。不同種類、不同濃度的金屬離子，對褐黃孢鏈霉菌菌體生長和納他霉素生物合成的影響差別較大；在培養(yǎng)基中添加適當(dāng)濃度和種類的金屬離子，有助于提高納他霉素的產(chǎn)量。
獲獎情況
- 1、《金屬離子對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響》于2010年1月發(fā)表在西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報。 2、《氧載體和金屬離子對褐黃孢鏈霉菌生長和納他霉素生物合成的影響》在西北農(nóng)林科技大學(xué)第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎。
鑒定結(jié)果
- 試驗設(shè)計科學(xué)合理，數(shù)據(jù)真實有效，對于大規(guī)模發(fā)酵提供一定理論依據(jù)，具有重要的實用意義。
參考文獻(xiàn)
- [1]王春艷,劉樹立.納他霉素的研究概況及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑,2007,2:169-173 [2] 岳昊博,岳喜慶,李靖,等.納他霉素(Natamycin)的特性、應(yīng)用及生產(chǎn)和研究狀況.食品科技,2007,(3):162-166. [3]Haan D R, WarmerdamM J, Method for the Covering of Food with Polyene Antifungal Compositions. WO2004014158, 2004, 2-19 [4]Cirigliano M C,Mckenna R T. Rothenberg P J.Tea beverage preservation and method of making[P]. US Patent 5773062, 1999-01 [5]張智,滕婷婷,王淼.溶氧對生物轉(zhuǎn)化泰樂菌素為其酰化物的影響[J].科學(xué)咨詢,2008,(21)：63-164. [6]趙東峰,梁春艷,任翔等.溶氧對生物轉(zhuǎn)化泰樂菌素為其?；锏挠绊慬J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2006,37(3)：162-164. [7]LEE M H,LEE H W,PARKJ H, et al. Improved L-threonine production of Escherichia coli mutant by optimization of culture conditions[J].Journal of Bio-science and Bioengineering ,2006 ,101(2) :127 - 130. [8] 李書良,華玉濤,黃英明,等. 二元酸發(fā)酵過程中流加H2O2對細(xì)胞色素P450 酶及產(chǎn)物生成的影響[J]. 微生物學(xué)報,2002 ,42(3) :359 - 363. [9] 朱艷,袁其朋,王航. 添加氧載體及表面活性劑對番茄紅素發(fā)酵的影響[J]. 微生物學(xué)通報,2006 ,33(1) :90 - 93.
同類課題研究水平概述
- 1.賈士儒等在青霉素發(fā)酵過程中向發(fā)酵系統(tǒng)中加入一定的液態(tài)烷烴后，發(fā)酵液的溶氧明顯增大，這表明空氣中的氧通過氧載體進(jìn)入發(fā)酵體系中使溶氧值增大。對于氧載體發(fā)酵體系，實驗已證明，動態(tài)的操作過程中，氧在油水兩相之間存在明顯的非平衡狀態(tài)，在油水兩相之間存在著傳遞過程，其傳質(zhì)速率取決于氧在這兩相間的傳質(zhì)阻力和推動力的大小，這是傳質(zhì)的普遍規(guī)律。 2.Yoshida等人測定了攪拌罐和鼓泡柱中的含有蓖麻油、液體石蠟時的體積氧傳遞系數(shù)kLa的值，他指出對于鋪展系數(shù)為負(fù)值的蓖麻油和液體石蠟來說，kLa會隨著油相分?jǐn)?shù)的增大而線性減小，油相以小油滴的形式分布在發(fā)酵液中;對于鋪展系數(shù)為正值的油相來說，kLa是先下降然后上升，油相以油膜的形式存在于氣液界面上，起著表面活性劑的作用來減小表面張力和增大氣相比表面積。 3.Matsumura等人根據(jù)適當(dāng)?shù)哪Ｐ蜏y定了隨著體積分?jǐn)?shù)的變化時體積氧傳遞系數(shù)kLa (油相為戊烷)的變化規(guī)律，假定傳遞途徑為氣-水-油，在油-水界面上是油水傳遞是平衡的，結(jié)果是kLa隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。 4.Ibrahim等人研究了n-C12和n-C16對ha的影響，結(jié)果表明:隨著n-C12體積的增大，kLa先下降然后有上升;但n-C16體積分?jǐn)?shù)增大，kLa一直增加。 5. Matsumura等第一次考慮了氧在油-水間的傳遞過程，結(jié)果顯示氣-水及油-水間的氧體積傳質(zhì)系數(shù)均隨油相體積分?jǐn)?shù)的增大而增大 。 6.吳健, 戴桂馥,李宗偉等人研究的鐵離子對慶大霉素高產(chǎn)菌株發(fā)酵產(chǎn)量的抑制及解除，結(jié)果表明。Fe 是細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶的成分，是菌體有氧氧化必不可少的元素。適量的Fe2+ 是微生物生長和生產(chǎn)所必需的，但許多發(fā)酵產(chǎn)品對Fe2+的毒害作用非常敏感。 7.康源等的研究表明，添加5 mmol/L的Mn2+會促進(jìn)螺旋霉素鏈霉菌F21合成必特螺旋霉素，一方面Mn2+ 能提高丙酮酸羧化酶、丙酮酸激酶等錳酶的活性，促進(jìn)產(chǎn)物合成；另一方面Mn2+ 可能促進(jìn)有機(jī)酸的生成，引起發(fā)酵過程中培養(yǎng)基pH的緩慢下降，并可能對糖代謝產(chǎn)生反饋?zhàn)饔茫瑢?dǎo)致糖代謝速率減慢， 使菌體生長受到抑制。
