裂殖壶菌种子培养和发酵生产DHA工艺优化

摘要

二十二碳六烯酸（DHA）是一种具有抗癌抗肿瘤、益智健脑等重要生理功能的多不饱和脂肪酸。裂殖壶菌能够作为DHA的生产菌株，其发酵过程仍然存在培养阶段不明确、无动力学模型理论指导、发酵过程无法自动控制的问题。为解决以上问题，本文通过对裂殖壶菌生长模型进行分析，将裂殖壶菌发酵产DHA的过程分为种子生长阶段、菌体生长阶段、脂肪酸和DHA积累阶段三个过程。通过对这三阶段进行优化，建立了可靠的动力学模型，为实现连续发酵、自动化控制及放大培养提供理论指导。 为确定裂殖壶菌种子生长最优条件，通过单因素实验对磷酸二氢钾浓度、氮源种类及浓度、pH值和接种量进行探究。结果表明当接种量为20%、pH值为7.5、酵母浸粉浓度为20g/L并且不添加乙酸铵时最有利于裂殖壶菌种子的生长。工业规模需要的种子发酵液体积巨大，5%接种量时种子生长缓慢，最终选用10%的种子液进行接种，其它条件不变。实验组相比于对照组菌体密度在24h时提高了36%。 以优化后的基础培养基为基础，通过构建动力学方程分析得出菌体生长、脂肪酸及DHA合成与发酵液中总氮（TN）浓度的关系。分析得出，48h前应保持发酵液中TN浓度在1.0g/L以上，48h后为脂肪酸及DHA积累阶段，应使发酵液中TN浓度降低至0.6g/L左右。生物量达到136g/L，DHA含量达16.70%。 本文所确定的发酵工艺及动力学方程能够指导连续发酵工艺及放大工艺的开发。为实现自动化控制及降低发酵成本提出了新的思路。

目录

声明

1. 绪论

1.1 DHA概述

1.1.2生理功能

1.1.3来源

1.1.4应用与市场

1.2 微生物合成DHA概述

1.2.2 DHA的合成机理

1.3 裂殖壶菌产DHA研究进展

1.3.1培养条件调控

1.3.2代谢调控

1.4 本论文立题依据与研究内容

2. 裂殖壶菌种子培养工艺优化

2.1 实验材料

2.1.3实验试剂

2.1.4 实验培养基

2.2 实验方法

2.2.2 pH值测定方法

2.2.5 5 L级发酵实验

2.2.7数值计算方法

2.3 结果与讨论

2.3.1接种量对裂殖壶菌种子生长的影响

2.3.2初始pH值对裂殖壶菌种子生长的影响

2.3.3 初始酵母浸粉浓度对裂殖壶菌种子生长的影响

2.3.4初始乙酸铵浓度对裂殖壶菌种子生长的影响

2.3.6 5 L级发酵实验结果

2.3.7酵母浸粉减量后5 L级发酵实验结果

2.4 小结

3. 基于发酵动力学的发酵工艺优化

3.1 实验材料

3.1.2实验试剂

3.1.3实验菌种

3.2.3菌体干重测定方法

3.2.4发酵液中铵氮测定方法

3.2.5 发酵液中总氮含量（TN）测定方法

3.2.7油脂提取以及脂肪酸（FA）的测定方法

3.3.1裂殖壶菌发酵产DHA生长特性分析

3.3.2裂殖壶菌菌体生长阶段优化

3.3.3 裂殖壶菌合成脂肪酸及DHA条件分析

3.3.4 裂殖壶菌发酵产DHA动力学模型构建

3.4 小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

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