基于土曲霉菌体形态控制的衣康酸发酵条件优化

摘要

旨在从工程学角度控制丝状真菌的形态,以利于目标产物的高效生产.以土曲霉发酵生产衣康酸为模型,借助优化培养环境的策略,利用显微镜和图像分析软件测定菌体形态,研究菌体形态与发酵表型之间的定量关系.在比耗糖速率最大时,菌丝发酵液的稠度指数比菌团高63.5％,流动性指数比菌团低26.5％;菌球内部较紧实,两者均不利于底物传递.因此，菌团是土曲霉发酵生产衣康酸的最佳形态，衣康酸产量为28.2 g/L，比菌丝和菌球分别高出297.2%和72%，此时菌团直径的范围为0.402-0.634 mm(从开始明显耗糖到发酵结束)。由KH2P04浓度对菌团直径产生影响的实验发现，进一步降低菌团直径更利于土曲霉发酵生产衣康酸。借助降低温度能降低菌体直径的策略，将温度从37℃降低为35℃时，衣康酸产量提高至41.5 g/L，得出最佳直径的范围为0.298-0.443 mm。在发酵罐中运用此结论，从开始明显耗糖为起始点，利用改变转速能改变菌体形态的策略将菌团直径控制在上述最佳范围内，衣康酸产量从20.7 g/L提高至37.8 g/L。研究成果为土曲霉发酵生产衣康酸以及其他丝状真菌发酵生产代谢物提供潜在的控制策略。