枯草芽孢杆菌X42产核黄素发酵过程优化

摘要

B.subtilis X42为本论文的研究对象。本文首先通过单因素法验证了一些可能对核黄素生产有促进作用的因素，接着通过Plackett-Burman与响应面分析确定摇瓶发酵培养基组成。然后在5L发酵罐上放大培养，最终确定发酵罐培养基以及流加工艺。
　　 利用单次单因素法确定了最适氮源为酵母粉，并在此基础上进行了补充氮源的研究，发现添加0.3％尿素能够显著促进核黄素生产。此外，还通过单因素法考察了琥珀酸、柠檬酸钠，天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和苏氨酸、嘌呤、次黄嘌呤、鸟嘌呤等对B.subtilis X42产核黄素的影响，发现并没有显著影响。
　　 应用Plackett-Burman实验设计法对各个因素的重要性进行研究，确定了影响核黄素生成的6个重要成分分别为葡萄糖、酵母粉、MgSO4·7H2O、尿素、CuCl2、MnCl2。其中MnCl2为负影响，底水平为0，实验中不再添加MnCl2。选择酵母粉、尿素、CuCl2等三个因素进行响应面分析，从而获得核黄素生产的优化培养基。该优化培养基在摇瓶培养中可获得核黄素7.9 g/L±0.4 g/L，比对照培养基提高了11.2％。
　　 通过单因素法确定了最适发酵温度为41℃，最适发酵pH为6.8。本文采用葡萄糖限制间歇补料模式(葡萄糖浓度维持在5～10 g/L)，发现以2％酵母粉和0.3％尿素为氮源时，氮源不足，补料发酵结束核黄素产量为8.5g/L，菌体量为13.3g/L。通过把酵母粉浓度提高到3％、尿素提高到0.6％，并添加0.5％的玉米浆粉和0.5％酵母抽提物，补料发酵结束核黄素终产量为12.5g/L和菌体量为22.1g/L。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 核黄素的理化性质、功能与用途

1.1.1 核黄素的理化性质

1.1.2 核黄素的功能与用途

1.2 核黄素的工业化生产

1.2.1 化学合成法

1.2.2 化学半合成法

1.2.3 微生物发酵法

1.3 核黄素的国内外发展现状

1.4 枯草芽孢杆菌中核黄素的生物合成

1.4.1 枯草芽孢杆菌简介

1.4.2 核黄素生物合成途径

1.5 发酵过程优化在生物工业中的地位

1.5.1 发酵过程优化的研究内容

1.5.2 发酵过程优化的研究进展

1.6 微生物发酵过程优化策略

1.6.1 统计学方法优化发酵培养基组分

1.6.2 核黄素发酵工艺优化

1.7 选题背景及研究思路

1.7.1 选题背景

1.7.2 技术路线与研究内容

第二章 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.1.1 菌种

2.1.2 实验仪器

2.1.3 实验试剂

2.1.4 培养基

2.1.5 培养方法

2.2 实验方法

2.2.1 发酵液中核黄素的测定

2.2.2发酵液中葡萄糖的测定

2.2.3 菌体浓度测定

第三章 实验结果和数据分析

3.1 氮源选择预实验

3.1.1 主要氮源的选择

3.1.2 补充氮源的选择

3.2 琥珀酸、柠檬酸钠对B.subtilis产核黄素的促进作用

3.3 氨基酸对核黄素产量的影响

3.4 核黄素前体代谢物对核黄素产量的影响

3.5 Plackett-Burman实验

3.6 中心组成设计及响应面方法

3.6.1 中心组成设计(CCD)

3.6.2 模型拟合和统计分析

3.6.3 响应面模型评估最大产量

3.6.4 证实实验

3.7 流加发酵工艺的研究

3.7.1 发酵温度的选择

3.7.2 初始培养基条件补料发酵

3.7.3 提高酵母粉浓度

3.7.4 罐中添加有机氮源

3.7.5 最适pH的选择

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.1.1 主要结论

4.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢