深红红螺菌1.5005菌株高产辅酶Q发酵工艺优化及诱变育种的研究

摘要

辅酶Q10是脂溶性多烯醌类化合物,与维生素类有共同特征,以极低的含量广泛存在于许多亚细胞结构中。作为植物的光合作用和动物呼吸链中的递氢体,在生物体中具有重要的生理功能。辅酶Q10是细胞自身合成的天然抗氧化剂、细胞代谢激活剂,并能提高机体免疫力,增强抗体的产生,改善T细胞的功能,能抑制线粒体的过氧化,保护生物膜结构的完整性,在医药、保健品、食品添加剂、化妆品等领域都有广泛的用途。本文以深红红螺菌1.5005(Rhodospirillumrubruml.5005)为出发菌株,对高产辅酶Q10的发酵条件以及提取工艺,诱变育种进行了优化,大幅度提高了该菌辅酶Q10的发酵单位,主要研究结果有以下几方面:
　　 1、通过对深红红螺菌1.5005种子培养基的优化,得出最佳种子培养基:麦芽糖10g/L、葡萄糖20g/L、尿素0.3g/L、酵母膏6g/L、NaHCO320g/L、MgSO4·7H2O1g/L、NaCl5g/L。深红红螺菌1.5005的生长过程符合典型的微生物生长曲线,从32h到44h为对数期,菌体生长最旺盛,这时候可以作为生产菌种接入到发酵培养基中。
　　 2、通过发酵工艺的优化,得出深红红螺菌1.5005最佳发酵条件为:接种量10％,培养温度32℃,初始pH7.0,250ml锥形瓶中的装液量100ml,发酵时间72h,光照静置发酵。优化后辅酶Q10发酵单位达到了12.969mg/L,比优化前提高了42.61％。
　　 3、对深红红螺菌1.5005辅酶Q10的提取纯化工艺进行了各方面的优化,最佳破壁方法为碱辅助冻融破壁法,最适提取条件为:1M的氢氧化钠溶液常温处理20 min,沸水浴4 min,然后放入-36℃的冰箱中冷冻4h,冷冻结束后,迅速放到沸水浴中融化,皂化温度80℃,皂化时间60min,蒸馏温度80℃,优化后辅酶Q10的得率较优化前提高了52.71％。
　　 4、研究了紫外线、亚硝基胍单因素对深红红螺菌1.5005的诱变效应,结果表明:在功率为15W的紫外灯下,距离30cm处进行照射130S时,致死率为95.9％；以浓度为0.2 mg/ml的NTP诱变处理40min时,致死率为96.94％。
　　 5、深红红螺菌1.5005经过紫外-亚硝基胍复合诱变后,通过发酵实验,最终选育得到了一株遗传稳定性良好的辅酶Q10高产菌株UV6NTP4,其发酵产量达到了33.344mg/L,是出发菌株的1.67倍。经连续传代5次后,并进行发酵实验,结果证实菌株UV6NTP4产辅酶Q10的量具备良好的遗传稳定性。且辅酶Q10高产菌株UV6NTP4比出发菌株提前4h进入对数生长期,缩短了发酵周期,提高了辅酶Q10的生产效率。