裂殖壶菌产DHA培养条件优化及其胞内乙酯化的研究

摘要

本文以裂殖壶菌Schizochytrium sp.20888为出发菌株，采用单因素实验及正交实验设计对高产DHA培养条件进行了优化研究，确定了最适培养时间、培养温度以及最优碳氮源组成;然后在优化培养条件下，对其进行了扩大培养。细胞干燥采用了酒精脱水干燥法，研究并确定了较优干燥工艺条件;最后采用单因素实验与Box-Behnken响应面法实验设计进行了胞内油脂转乙酯化研究，确定了最优酯化工艺条件。本文的主要内容及结果如下:
　　(1)高产DHA培养条件优化。首先，通过单因素实验，考察了其生长周期、碳氮源种类和浓度、培养温度对其生物量、总脂及DHA含量的影响;然后，通过正交实验，考察了发酵产DHA最优碳氮源组成。实验结果表明，其最适培养时间为4天，最适培养温度为23℃，最适碳源为葡萄糖和甘油混合物，最适氮源为由蛋白胨、酵母粉和谷氨酸钠组成的复合氮源，且65g/L葡萄糖、80g/L甘油、6g/L蛋白胨、4g/L酵母粉和8g/L谷氨酸钠为最优碳氮源组成，在此优化条件下培养4天细胞DHA含量达到最高，为33.68％。
　　(2)脱水干燥研究。对湿菌体进行酒精脱水干燥工艺研究，确定酒精脱水干燥法用于裂殖壶菌湿菌体脱水是可行的，菌体水分含量可以达到或者低于喷雾干燥所能达到的水平。实验结果表明，分别采用2次菌体质量1.5倍的95％乙醇加1次菌体质量1.5倍的无水乙醇脱水，可以使菌体水分从68.62％干燥降至0.90％。酒精脱水干燥法还可以达到除去细胞生物质中残余的甘油和部分色素的目的，从酒精干燥的菌体中提取的油脂清亮、呈金黄色，具有良好的流动性，比烘干法干燥的菌体中提取的油脂表观质量更好，这有利于油脂的后续加工处理。
　　(3)胞内乙酯化研究。以摇瓶发酵所得湿菌体经酒精脱水干燥获得的干菌粉为原料，添加无水乙醇、催化剂，使油脂未经提取在胞内直接进行转乙酯化反应。通过单因素实验研究了无水乙醇用量、催化剂（浓硫酸）用量、反应温度及反应时间对DHA乙酯化率的影响。在此基础上通过Box-Behnken响应面法对反应条件进一步优化，确定了最优转乙酯化工艺条件。结果表明，反应时间和无水乙醇用量对酯化具极显著影响;针对0.50g干物质，最优酯化工艺条件为无水乙醇用量11.76mL、浓硫酸用量0.41mL、反应温度75.5℃、反应时间2.24h，在此最优条件下，DHA乙酯化率达到最高，为85.43％。

目录

声明

摘要

主要缩略词及其含义

1 绪论

1．1 二十二碳六烯酸(DHA)研究概况

1．1．1 DHA的结构与理化性质

1．1．2 DHA的生理功能

1．1．3 DHA的应用与市场

1．1．4 DHA的来源

1．2 裂殖壶菌概况及其发酵工艺条件优化研究

1．2．1 裂殖壶菌的概况

1．2．2 裂殖壶菌发酵工艺条件优化的研究

1．3 转酯化反应研究进展及展望

1．3．1 两步转酯化

1．3．2 胞内转酯化

1．4 选题意义与研究主要内容

1．4．1 选题意义

1．4．2 研究的主要内容

2 裂殖壶菌产DHA培养条件的优化

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器设备

2．1．3 试验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 DHA-ME的气相色谱分析

2．2．2 裂殖壶菌的生长特性

2．2．3 碳源对菌株生物量、总脂及DHA含量的影响

2．2．4 氮源对菌株生物量、总脂及DHA含量的影响

2．2．4 温度对菌株生物量、总脂及DHA含量的影响

2．2．5 碳氮源正交优化实验

2．3 本章小结

3 裂殖壶菌湿菌体酒精脱水干燥的研究

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验仪器设备

3．1．3 实验方法

3．2 实验结果

3．2．1 95％酒精和无水酒精结合脱水干燥

3．2．2 无水酒精脱水干燥

3．2．3 酒精脱水干燥与传统烘干的菌体提取油脂外观比较

3．3 分析与讨论

3．4 本章小结

4 裂殖壶菌胞内乙酯化的研究

4．1 材料与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器设备

4．1．3 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 DHA的气相色谱分析

4．2．2 乙酯化条件单因素实验结果

4．2．3 Box-Behnken试验设计结果与讨论

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 本文创新之处

5．3 展望

参考文献

致谢

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