主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
氧载体和金属离子对褐黄孢链霉菌发酵的影响
小类:
生命科学
简介:
纳他霉素是一种由褐黄孢链霉菌等产生菌发酵产生的抗生素,因其能抑制真菌生长及毒素产生并且对人体无害,作为天然高效防腐剂在广泛应用。但目前其发酵率较低价格较高,严重制约了其在食品工业上的发展。本实验在发酵体系中在不同时间添加不同种类、浓度的金属离子和有机溶剂氧载体,通过测生物量和纳他霉素含量的变化,筛选合适的添加条件。指导和改进发酵工艺以提高纳他霉素的发酵水平具有重要的社会效益和经济效益。
详细介绍:
用单因素摇瓶发酵试验方法,正己烷,大豆油,橄榄油,吐温-80添加浓度和添加时间对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响。试验结果表明最适浓度分别为3%,9%,6%,6%,添加时间分别为发酵后48h,24h,24h,24h。 用单因素摇瓶发酵试验方法,研究不同浓度Na+,Fe2+,Mg2+,K+,Ca2+,Cu2+,Mn2+,Zn2+和Co2+对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响。试验结果表明添加Mg2+和Ca2+可促进褐黄孢链霉菌的菌体生长,添加Fe2+、Cu2+、Mn2+和Co2+可抑制菌体生长,而添加Na+、K+和Zn2+对菌体生长无显著影响;在发酵培养基中添加低浓度K+、Ca2+和Co2+可促进纳他霉素的生物合成,添加Na+、Fe2+、Cu2+和Zn2+抑制纳他霉素的生物合成,而添加Mg2+和Mn2+对纳他霉素的生物合成无显著影响。 结果表明,筛选合适的添加条件可以提高纳他霉素的发酵含量。

作品图片

  • 氧载体和金属离子对褐黄孢链霉菌发酵的影响
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作品专业信息

撰写目的和基本思路

本作品通过优化氧载体添加实验(种类、添加浓度、添加时间、表面活性剂的影响等因素),得到氧载体最优添加方案。通过不同种类、不同浓度的金属离子,对褐黄孢链霉菌菌体生长和纳他霉素生物合成的影响差别较大;在培养基中添加适当浓度和种类的金属离子,有助于提高纳他霉素的产量。

科学性、先进性及独特之处

在常规液态发酵体系中添加氧载体形成双液相发酵,以提高底物或溶解氧的供给能力或解除产物的抑制作用,较传统的搅拌、加压等方法具有氧传递速度快、能耗低、气泡生成少、剪切力小等特点。金属离子是微生物生长和代谢产物合成的重要影响因子,具有调节酶活力、维持生物大分子和细胞结构稳定性、调节并维持细胞渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位等特性。目前并没有氧载体和金属离子对纳他霉素发酵影响的相关报道。

应用价值和现实意义

目前纳他霉素国际需求量很大价格昂贵,而国内纳他霉素发酵产率低而成本高,无法实现大规模生产,产品主要依赖于进口,这严重制约着纳他霉素在我国食品工业上的发展。 本试验通过氧载体和金属离子添加单因素试验,得到氧载体和金属离子的最优添加方案,提高纳他霉素发酵产率,降低生产成本。因此,研究纳他霉素发酵的规律,指导和改进发酵工艺以提高纳他霉素的发酵水平具有重要的社会效益和经济效益。

学术论文摘要

1、用单因素摇瓶发酵试验方法,研究不同添加浓度、时间正己烷,大豆油,橄榄油,吐温-80对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响。结果表明在发酵培养基中添加正己烷,大豆油,橄榄油,吐温-80的最适浓度分别为3%,9%,6%,6%,添加时间分别为48h,24h,24h,24h。 2、用单因素摇瓶发酵试验方法,研究不同浓度Na+,Fe2+,Mg2+,K+,Ca2+,Cu2+,Mn2+,Zn2+和Co2+对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响。结果表明在发酵培养基中添加Mg2+和Ca2+可促进褐黄孢链霉菌的菌体生长,添加Fe2+、Cu2+、Mn2+和Co2+可抑制菌体生长,而添加Na+、K+和Zn2+对菌体生长无显著影响;在发酵培养基中添加低浓度K+、Ca2+和Co2+可促进纳他霉素的生物合成,添加Na+、Fe2+、Cu2+和Zn2+抑制纳他霉素的生物合成,而添加Mg2+和Mn2+对纳他霉素的生物合成无显著影响。不同种类、不同浓度的金属离子,对褐黄孢链霉菌菌体生长和纳他霉素生物合成的影响差别较大;在培养基中添加适当浓度和种类的金属离子,有助于提高纳他霉素的产量。

获奖情况

1、《金属离子对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响》于2010年1月发表在西北农林科技大学学报。 2、《氧载体和金属离子对褐黄孢链霉菌生长和纳他霉素生物合成的影响》在西北农林科技大学第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。

鉴定结果

试验设计科学合理,数据真实有效,对于大规模发酵提供一定理论依据,具有重要的实用意义。

参考文献

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同类课题研究水平概述

1.贾士儒等在青霉素发酵过程中向发酵系统中加入一定的液态烷烃后,发酵液的溶氧明显增大,这表明空气中的氧通过氧载体进入发酵体系中使溶氧值增大。对于氧载体发酵体系,实验已证明,动态的操作过程中,氧在油水两相之间存在明显的非平衡状态,在油水两相之间存在着传递过程,其传质速率取决于氧在这两相间的传质阻力和推动力的大小,这是传质的普遍规律。 2.Yoshida等人测定了搅拌罐和鼓泡柱中的含有蓖麻油、液体石蜡时的体积氧传递系数kLa的值,他指出对于铺展系数为负值的蓖麻油和液体石蜡来说,kLa会随着油相分数的增大而线性减小,油相以小油滴的形式分布在发酵液中;对于铺展系数为正值的油相来说,kLa是先下降然后上升,油相以油膜的形式存在于气液界面上,起着表面活性剂的作用来减小表面张力和增大气相比表面积。 3.Matsumura等人根据适当的模型测定了随着体积分数的变化时体积氧传递系数kLa (油相为戊烷)的变化规律,假定传递途径为气-水-油,在油-水界面上是油水传递是平衡的,结果是kLa随着油相体积分数的增大而增大。 4.Ibrahim等人研究了n-C12和n-C16对ha的影响,结果表明:随着n-C12体积的增大,kLa先下降然后有上升;但n-C16体积分数增大,kLa一直增加。 5. Matsumura等第一次考虑了氧在油-水间的传递过程,结果显示气-水及油-水间的氧体积传质系数均随油相体积分数的增大而增大 。 6.吴健, 戴桂馥,李宗伟等人研究的铁离子对庆大霉素高产菌株发酵产量的抑制及解除,结果表明。Fe 是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的成分,是菌体有氧氧化必不可少的元素。适量的Fe2+ 是微生物生长和生产所必需的,但许多发酵产品对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+会促进螺旋霉素链霉菌F21合成必特螺旋霉素,一方面Mn2+ 能提高丙酮酸羧化酶、丙酮酸激酶等锰酶的活性,促进产物合成;另一方面Mn2+ 可能促进有机酸的生成,引起发酵过程中培养基pH的缓慢下降,并可能对糖代谢产生反馈作用,导致糖代谢速率减慢, 使菌体生长受到抑制。
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