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1、以农业废弃物为碳源利用胶红酵母生产类胡萝卜素,背景及意义,类胡萝卜素是自然界中分布最广泛的一类色素，工业类胡萝卜素类色素的需求日益增长并具有十分广阔的应用市场 ，可作为食品着色剂 ，食品与动物饲料添加剂，近年来用作抗氧化剂。类胡萝卜素主要由丝状真菌，酵母菌，一些种类的细菌，藻类和地衣生产。如果通过利用廉价的工业副产物作为营养源来减小生产成本，那么用发酵法来进行工业化生产将成为可能。,糖蜜是蔗糖生产的副产物，主要应用于乙醇和面包酵母的生产中，在动物饲料工业中作为添加剂，并且可作为碳源通过发酵的方法从工业废弃物中生产类胡萝卜素。 乳清是干酪工业的副产物 ，由于其高化学需氧量使其的后处理成为一个污染
2、问题。因此，将乳清作为发酵过程中廉价培养基一直具有工业价值。其中一种有前途的利用乳清的方法是将其用作廉价碳源用于发酵生产类胡萝卜素。,胶红酵母是类胡萝卜素生产酵母，但很少有利用胶红酵母生产类胡萝卜素的报道。因此本实验旨在通过研究胶红酵母在分批发酵的水平上生长及类胡萝卜素生产潜能，来评估其在工业发酵中的应用。由于糖蜜和乳清乳糖具有较高的含糖量及其他营养组成，低价，容易得到且易于储藏而被选为本实验的底物。,实验目的,本实验通过研究pH、温度、初始底物浓度、初始硫酸铵浓度、通气速率以及活性剂添加对发酵的影响来研究胶红酵母的生长及类胡萝卜素生物合成。,相关术语,AR ：通气速率 (vvm)Pm ：最大
3、总类胡萝卜素浓度 (mg /l)SG0 :初始葡萄糖浓度 (g/ l)SS0 ：初始蔗糖浓度 (g /l)SL0 ：初始乳糖浓度 (g /l)SAS0： 初始硫酸铵浓度 (g /l)SR ：搅拌速率 (rpm)Xm ：最大干细胞浓度 (g /l)YP/X ：类胡萝卜素产物得率 (mg/ g)：比生长速率 (h-1)： 类胡萝卜素比生成速率 (mg g-1 h-1),pH的影响,pH为7.0时比生长速率与类胡萝卜素比生成速率达到最高。,(SG0: 15 g /l; SAS0: 1 g /l; T: 30 ; AR:0 vvm; SR: 100 rpm),pH为7.0时最大干细胞浓度与最大总类胡萝
4、卜素浓度达到最高。,温度的影响,温度为30时比生长速率与类胡萝卜素比生成速率达到最高。,(SG0: 15 g /l; SAS0: 1 g /l; 初始pH: 7; AR:0 vvm; SR: 100 rpm),温度为30 时最大干细胞浓度与最大总类胡萝卜素浓度达到最高，但类胡萝卜素产物得率在35 时达到最高。,通气速率的影响,(SG0: 15 g /l; SAS0: 1 g /l; 初始pH: 7; T: 30 ; SR: 100 rpm),通气速率的增加有利于细胞的生长和产物的生成,初始硫酸铵浓度的影响,(SG0: 15 g /l; T: 30 ; AR:0 vvm; SR: 100 rpm
5、),当初始硫酸铵浓度为2g/l时比生长速率、类胡萝卜素比生成速率、最大干细胞浓度、最大总类胡萝卜素浓度以及类胡萝卜素产物得率均达到最高。,活性剂的影响,在低初始葡萄糖浓度下添加活性剂棉籽油或吐温80均使得比生长速率和产物比生成速率降低，但添加棉籽油将使产物浓度和产物得率增大；在高初始葡萄糖浓度下添加活性剂棉籽油或吐温80均使得比生长速率和产物比生成速率降低，但添加吐温80将使产物得率增大。,初始糖浓度的影响,(SAS0: 1 g /l; 初始pH: 7; AR:0 vvm ；T: 30 ; SR: 100 rpm),该生长动力学可由Monod方程进行描述，m为0.291h-1,Ks值为2.3g
6、葡萄糖/l。,(SAS0: 1 g /l; 初始pH: 7; T: 30 ; AR:0 vvm ；SR: 100 rpm),最终可以得出m为0.210h-1,Ks值为1.5g蔗糖/l。,随着初始乳糖浓度的增加产物得率将会增加,当以蔗糖为碳源时，且初始浓度为20g/l时，产物比生成速率与产物浓度达到最高值；当以葡萄糖为碳源且初始浓度为20g/l时，比生长速率和干细胞浓度达到最高值；当以乳糖为碳源且初始浓度为13.2g/l时产物比生成速率与产物浓度达到最高值。乳糖最适于在低糖浓度下生产类胡萝卜素。从数据上看甜菜糖蜜与乳清均适用于工业发酵生产类胡萝卜素。,胶红酵母生长和类胡萝卜素生成动力学,(初始pH: 7; T: 30 ; AR:0 vvm ；SR: 100 rpm),讨论,通过使用糖蜜和乳清这些农业废弃物来研究胶红酵母生产类胡萝卜素的能力，得出其最佳生长条件：pH7.0，温度30 ，硫酸铵浓度2.0g/l，通气速率2.4vvm，（只有当葡萄糖浓度为5.0g/l时添加棉籽油或吐温80才会提高产量）与其他具有高类胡萝卜素产量的酵母菌相比较，胶红酵母是最适合利用农业废弃物作为廉价碳源来工业化生产类胡萝卜素的微生物之一。,谢谢,
