《光合细菌培养基组成对类胡萝卜素产量的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光合细菌培养基组成对类胡萝卜素产量的影响（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光合细菌培养基组成对类胡萝卜索产量的煤响*摘要:采用响应血法对光合细菌培养基主要成分进行了优化，研究了培养基纽成对类胡萝卜素 产量的影响。经过逐步冋归分析建立了类胡萝卜素产童对培养基主要成分的二次冋归模型, 其I叫归方程的决定系数达到了 0.958。得到的最适培养基主要组成为:0,81%柠檬酸、 0. 35%XH4CI和0. 18%玉米浆，类胡萝卜索产量战大预测值达到13. 34m岁L,是优化前的2. 04 倍。关键词:光合细菌，培养基,类胡萝卜素，响应面法类胡萝卜索是H然界存在的一类重要色索，目前已知结构的类胡萝卜索近以X)种，其 中约有40多种可为人类食用，1。FA。和WHo等国际组织认定
2、类胡萝卜素为A类营养色 素，并在50多个国家和地区获准作为营养、着色双重功能的添加剂，因而被广泛用于保 健食品及化妆品T业。光合细菌(Photo 一 syniheticbacteria)产类胡萝卜素的主要微生物乙一,迄今发现可由其合成的类胡萝卜素已超过80种L)。利用光合细菌发酵生产天然 类胡萝卜索因生产周期短、不受季节限制而备受重视E，。色索提取后的菌体中富含蛋白 质、氨基酸和维生素等，可作为单细胞蛋白加以利用。光合细菌培养基组成对类胡萝卜 素产最的影响H前主要采用单因素研究，而对影响其产量的诸因素交互作用缺乏研究。 木文采用响应面法对光合细菌培养基主要成分进行了优化，研究培养基组成对类胡萝
3、卜 素产量的影响，以期为深人研究和规模化生产类胡萝卜素提供依据。1材料与方法1. 1菌种來源光合细菌：由南京工业大学生物技术中心提供。1. 2基础培养基纟R成苹果酸 2. 59,酵母膏 19, (NH4)25041. 259, Mgso40. 29, CaC12o. 079, Feso40019, KHZP040. 159,用蒸馆水溶解并定容至IL, pH7. 0。1.3培养方法按10%接种量将活化丿不的液体种了接种于新鲜的液体培养基中,在培养温度为 28C、光照强度1, sooh (化S 一 1330照度计测得)和厌氧条件下培养5d。1. 4试验设计1.4. 1单因素试验:对基础培养基分别进
4、行碳源、氮源和生长因了替代物筛选和水平 优化。待筛选的8种碳源分别为乙酸钠、苹果酸、柠檬酸、匍萄糖、乳糖、蔗糖、酒 石酸和可溶性淀粉，浓度范伟I为0. 05%- 1. 50%;待筛选的6种氮源分别为NH4CI, (NH4)2504, NaNoZ, NaNo3,谷氨酸钠和玉米浆，浓度范围为0. 05% 2. 00%;待筛 选的5种生长因子替代物分别为酵母膏、牛肉膏、蛋白豚、胰蛋白陈和玉米浆，浓度 范围为 0. 02% 0. 20%o1. 4. 2响应面试验:根据单因素试验结果，以柠檬酸、NH4CI和玉米浆浓度为3因素， 进行中心组合响应面设计，以类胡萝卜索产量为响应指标。通过Dcsignexpe
5、rt软件对实 验数据进行冋归分析，预测光合细菌用于生产类胡萝卜素的最佳培养基。试验设计见 表7。1.5测定方法1.5. 1菌体产量:在Maria等4的基础上加以改进。菌液在10,以刃r/min条件下离心 20min,弃去上清夜，菌体用蒸僭水洗涤两次后再次离心。所得菌体在65C下烘干至 恒重。1.5.2类胡萝卜素产量:在王岁楼等（的基础上加以改进。菌体加人浓度为3moFL 的盐酸,28CT振荡1. sh后沸水浴4min,迅速冷却,10,（兀旧r/min离心20min弃上 清液，沉淀用双蒸水洗涤2遍。在所得菌体中加人丙酗,28C水浴振荡浸提30min,10,以洲）r/min冷冻离心20min,取上
6、清液。适当稀释类胡萝卜素提取液，于480nm处 测定吸光值。按以下公式计算类胡萝卜素产量。类胡萝卜素产量（m岁L）=ADvl/0. 16vZ式中:A480nm处吸光值;D稀释倍数;0. 16类胡萝卜素消光系数;VI加人的提取剂体积；VZ用于提取色索的发酵液体积。2结果与分析2.1碳源筛选及水平优化2. 1. 1碳源筛选：当培养基分别以苹果酸或柠檬酸为碳源时，菌体产最和类胡萝卜素 产量最大，两者Z间无显著差异（表1）。这是因为光合细菌对有机酸及其盐类的利用 稈度要高于糖类物质。由于苹果酸价格是柠檬酸的4 一 5倍,生产上宜用柠檬酸作为碳 源。2以拓年33（3）微生物学通报表1碳源对菌体产t和类胡
7、萝卜素产t的影响指标源（%）乙酸钠柠檬酸碳酒石酸乳糖蔗糖菌体产量（岁L）类胡萝卜素产量（m岁L）1. 171 0. 160 ill4.05士 0. 25e苹果酸1.25001!X）a652士 0. 35a1.042+ 0. 06lab0. 7910. Zlled6土 0. 19a428士 0. Zle葡萄糖0312 0. 052f062士 0. ole0. 6710. 121de0421士 0,121ef可溶性淀粉0. 921 0.（涎 IZbC1.75士 0. 17cl0. 63 0. 02e4.75士 0. 23b注:碳源浓度均为0. 25%;不同字母表示处理间在0. 05水平上差异显著2
8、. 1. 2柠檬酸水平优化:培养基中柠檬酸在0. 05%- 1. 50%浓度范|韦1内时，光合细菌 菌体产量和类胡萝卜素产量最高时的柠檬酸浓度为0. 6%- 0. 8%（表2）。柠檬酸浓度 过低时造成碳源供应不足，浓度过高时则表现出明显的抑制作用。表2柠檬酸浓度对菌体产t和类胡萝卜素产最的影响柠檬酸指标0050. 150. 250. 400.以）0. 801.X）l. 50菌体产量 0. 540. 631. 211. 882. 502. 712. 421. 25（岁 L） 土 0. 07d 0. （X）d 土 0. 07e 土 0. （X）b 0. 12a 0. 07a 土 0.51a 士 0
9、.25e 类胡萝卜素产量 1. 172. 133. 857. 108. 989. 105. 751. 80（m 盯 L） 0. 43f 士 0. 58e 0. 32d 士 0, 37b 士 0. 62a 0. 29a 士 0. 50e 士 0. 23ef2. 2氮源筛选及水平优化2. 2.1氮源筛选：由表3可知，光合细菌既能利用氨盐和硝酸盐等无机氮源,也能利 用氨基酸以及玉米浆等有机氮源,NII4CI为氮源时菌体产量和类胡萝卜素产量均达最 大值，分别比（NH4） :504为氮源时高出40. 00%和57. 43%。表3氮源对菌体产t和类胡萝卜素产t的影响氮源（%）指标氯化氨硫酸铁亚硝酸钠硝酸饷
10、谷氨酸钠土米浆菌体产量 2. 6251. 8750. 9171. 7501. 8751. 792（酬 L） 士 0. 102a 0. 270b 士 0. Z12e 0. 102b 0. 102b 0. 118b类胡萝卜素产量 7. 794. 952. 074. 915. 785. 91（mL） 土 020a 士 0. 04c 土 0. 15d 土 0. 63e 士 0. 39b 土 0. 43b注:氮源浓度均为0. 125%。2. 2. 2XH4CI水平优化:菌体产量和类胡萝卜素产量均随NH4CI浓度增加呈先上升后 下降的趋势，两者达最大时的NH4CI浓度为0. 3%（表4） o表4N1114
11、CT浓度对菌体产t和类胡萝卜素产t的影响NH4CI （%）扌旨标0050. 100. 300. 500. 701 的 1. 502.的又功菌体产量（岁L）类胡萝卜索产量（m 岁 L）1.875 0. 153bC20以）土 0. 144ab250153a1. 750土 0. 088ed1.625士 0.088ed1.459 0. 059de1. 375 0. 088de1 500士 0, 153de600 0. 06b6, 13士 0. 05b7.35 0. 31a219士 0. 05e2.28士 0. 05e0990480. 13d 0. 02e0,47 0. 03e2。32。3o 1天然复合
12、物筛选及水平优化天然复合物筛选:5种天然复合物均可为光合细菌提供生长因了，其中以酵母14微生物学通报 2仇巧年33（3）膏和玉米浆的效果最佳（表5）,由于土米浆是玉米深加工过程中的副产物，来源广，价格低，生产上可考虑用它取代酵母膏。表5天然复合物对菌体产t和类胡萝卜素产t的影响天然复合物（紛指标酵母膏牛肉膏蛋白脉胰蛋白膝土米浆菌体产量（L）2.4（X） 0173a2.417 士 0. 144al.8（X） 0. 087b2. 083 士 0. 144b2. 5 （X） 0. 250a类胡萝卜素产量（mL） 10.肠土 0. 15a8. 97 0. 08b7. 52 0. 03e6. 56 o.
13、 10d9. 94 0. 05a 注:天然复合物浓度均为0. 1%2. 3. 2玉米浆水平优化:培养基玉米浆浓度为0. 02%- 0. 20%时，光合细菌以在含0. 10%玉米浆培养基中培养时所得的菌体产量和类胡萝卜素产量报大（表6）。表玉米桨浓度对菌体产t和类胡萝卜素产t的影响玉米浆浓度（%）指标0. 020. （H0 （巧 0. 100. 20菌体产量（留 L）2. 307 0. 080b2. 333 0. 103b2. 350 0. 108b2. 750 土 0. 2 以 a2. 5 仪）士0. 204ab类胡萝卜素产量(m 岁 L)10. 33 009el0. 19 0. 04el0.
14、 30 0.24ell.86 olxall. 11 o. lib2. 4类胡萝卜素产t响应面优化固定培养基中的无机盐组成，对柠檬酸(A)、NH4CI (B)和玉米浆(C)浓度进行3因素5水平响应面分析试验，结果见表70表7响应面分析方案与实验结果试验号柠檬酸(%)抓化按(%)玉氷浆(%)类胡萝卜素产量(ni群L)实际值预测值0631 一 1(0. 2)1(1)1(0,1) 1(0. 02)1(05)12582272.853952. 63H.8)135611.564. 639753. 00310. 295. 181, 5(0)1.68(1.27)0(06)0000000000(0. 3)01.5(0)68(064)000000000(1) loo2.695257568(0)23)7.8112.6311.2511.7511.2510. 640. 442.997.278. 007.4412.6911.5011.5011.8811.5011.5011.5011.5011.5011.50n曰0
