补料工艺对两株法夫酵母菌株产虾青素的影响

【目的】考察不同补料工艺对法夫酵母菌株生长和虾青素合成的影响。【方法】对法夫酵母JMU-VDL668和JMU-MVP14菌株在7 L罐中进行分批及分批补料培养; 同时, 测定发酵过程中生物量、虾青素和葡萄糖含量的变化。【结果】采用恒DO补料, 法夫酵母JMU-VDL668菌株获得的生物量最大(64.6 g/L), 是分批培养的2.2倍; 采用恒pH补料发酵, 虾青素的产量最高(20.6 mg/L), 是分批培养的1.5倍。与JMU-VDL668菌株不同, 虾青素高产菌株JMU-MVP14菌株采用恒pH补料, 获得生物量最大(48.5 g/L), 但虾青素产量大大降低(仅17.5 mg/L); 采用脉冲补料, 虾青素产量最高, 达到414.1 mg/L, 与分批发酵相比提高了200.2%; 采用恒DO补料, 生物量(38.5 g/L)和虾青素产量(403.2?mg/L)增加显著, 与分批发酵相比分别提高了133.1%和192.3%。【结论】不同补料工艺对法夫酵母菌株生产虾青素影响很大。其中, 采用恒pH补料工艺, 法夫酵母JMU-VDL668菌株可以获得最高的虾青素产量, 而采用脉冲补料工艺, 最适于法夫酵母JMU-MVP14菌株发酵生产虾青素。     

法夫酵母中产类胡萝卜素特性与其合成相关基因表达关系的研究

为研究法夫酵母中类胡萝卜素合成代谢调控机理,通过高效液相色谱法和实时定量PCR技术分别对JMU-VDL668和JMU-N3法夫酵母菌株中类胡萝卜素和类胡萝卜素合成相关基因的表达差异进行分析,并研究了在JMU-VDL668菌株培养过程中添加β-胡萝卜素对其产虾青素的影响。结果显示,法夫酵母类胡萝卜素代谢途径的关键酶crt E,crt YB,crt I和crt S基因在JMUVDL668菌株中的表达水平整体低于JMU-N3菌株,而JMU-N3菌株中没有检测到crt R基因的表达。在JMU-VDL668菌株培养过程中添加β-胡萝卜素发现,在72 h和96 h添加时能促进虾青素的合成,其中96 h添加时所得虾青素比对照组提高了83%。结果表明,这两株菌的产类胡萝卜素特性与类胡萝卜素合成相关基因的表达量存在一定的正相关关系,且JMU-VDL668菌株中总类胡萝卜素细胞产率在一定范围内,可能存在反馈调节机制。     

提高光滑球拟酵母乙酰辅酶A水平促进a-酮戊二酸合成

【目的】为了了解光滑球拟酵母中乙酰辅酶A含量对其碳代谢及其通量的影响。【方法】将来源于酿酒酵母中编码乙酰辅酶A合成酶ACS2基因过量表达于发酵法生产丙酮酸的生产菌株Torulopsis glabrata中,获得了一株乙酰辅酶A合成酶活性提高9.2倍(1.20 U/mg protein)的重组菌T. glabrata ACS2-1。【结果】与出发菌株WSH-IP303相比,重组菌T. glabrata ACS2-1：(1)能以乙酸为唯一碳源在胞内积累0.94 mmol/(L·g DCW)的乙酰辅酶A;(2)以葡萄糖为唯一碳源时胞内乙酰辅酶A浓度、a-酮戊二酸产量和Ca-KG/Cpyr是出发菌株WSH-IP303 的3.22、2.05和2.52倍;(3)在葡萄糖培养基中添加4 g/L乙酸,使乙酰辅酶A浓度、a-酮戊二酸产量和Ca-KG/Cpyr是出发菌株WSH-IP303的4.55、2.47和3.75倍,a-酮戊二酸浓度达到17.8 g/L。【结论】这一结果表明,改变细胞内关键辅因子的浓度能使碳代谢流的流向与通量发生改变,从积累丙酮酸转向过量积累a-酮戊二酸。     

正十二烷强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成

对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加正十二烷(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加正十二烷 0.5-1.0%(w/v),虾青素产量随正十二烷添加量逐步提高,最高时达到3.0mg/L,对照组虾青素产率为2.15mg/L;当正十二烷浓度大于2%时,对虾青素的合成表现出明显抑制作用;而正十二烷的添加对细胞的干重没有表现出促进作用。因此虾青素产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。罐上实验结果表明,发酵开始后的12-24 h时段的溶氧水平对于虾青素的整个合成周期的合成活性至关重要,为发酵供氧进行分段控制提供了依据。根据法夫酵母虾青素合成活性与细胞呼吸活性之间的关系,推测法夫酵母合成虾青素过程对氧的依赖可能与柠檬酸生产菌有着相似的机制。     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成*

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加豆油 0.5-5.0%(w/v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到2.98mg/L,对照组虾青素产率为2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成：添加豆油 0.5-5.0％ (w／v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到 2.98mg/L,对照组虾青素产率为 2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

挖掘与调控乙酸胁迫响应基因提高重组酿酒酵母合成番茄红素水平

【背景】乙酰辅酶A是酿酒酵母异源合成番茄红素的重要中间产物,胞质中乙酰辅酶A主要来自乙酰辅酶A合成酶催化乙酸合成。【目的】通过外源添加乙酸盐结合调控乙酸胁迫应答基因增加胞内乙酰辅酶A含量,改善细胞生长,促进番茄红素合成。【方法】在合成番茄红素的重组酵母菌中过表达乙酰辅酶A合成酶编码基因(acs2),在发酵过程中添加10g/L乙酸盐,结合转录组学分析挖掘乙酸胁迫响应基因,进行单一和组合调控。【结果】添加乙酸盐后,重组菌Y02中番茄红素含量增加了19.14%,但细胞生长受到抑制,转录组学结果表明adk2、fap7、hem13、elo3、pdc5、set5、pmt5、hst4、clb2和swe1表达水平增加,因此构建了单基因和双基因过表达菌株,其中Y02-set5-hst4菌在添加乙酸盐后细胞生长得到了显著改善,同时胞内乙酰辅酶A浓度提高了78.21%,番茄红素含量和产量达到12.62 mg/g-DCW和108.67 mg/L,与对照菌Y02相比分别提高了42.76%和67.13%。同时该菌中甲羟戊酸途径中关键基因erg12、erg20和hmg1的表达量与对照菌相比分别上调了1.70、1.4...     

法夫酵母PLX-All发酵纤维素酶水解物合成虾青素*

法夫酵母（Phaffia rhodozyma)PLX-All菌株能够发酵纤维素酶水解物进行虾青素的生物合成。纤维素的酶解物主要为纤维二糖和葡萄糖,在另外添加适量其它营养物后可被法夫酵母发酵用于生长及合成虾青素。摇瓶试验结果表明,培养108h,法夫酵母的生物量可达2.3g／L,虾青素的产率达913.4g／g干细胞,虾青素体积产率为2.1mg／L。在2L罐的发酵试验中,法夫酵母的生物量可达3.23g／L（第96h）,虾青素的产率达581.4g／g干细胞,虾青素体积产率达1.88mg／L。     

法夫酵母PLX-ll发酵纤维素酶水解物合成虾青素

法夫酵母（Phaffiarhodozyma)PLX朅ll菌株能够发酵纤维素酶水解物进行虾青素的生物合成。纤维素的酶解物主要为纤维二糖和葡萄糖,在另外添加适量其它营养物后可被法夫酵母发酵用于生长及合成虾青素。摇瓶试验结果表明,培养108h,法夫酵母的生物量可达2.3g／L,虾青素的产率达913.4g／g干细胞,虾青素体积产率为2.1mg／L。在2L罐的发酵试验中,法夫酵母的生物量可达3.23g／L（第96h）,虾青素的产率达581.4g／g干细胞,虾青素体积产率达1.88mg／L。     

法夫酵母PLX-All发酵纤维素酶水解物合成虾青素

法夫酵母（Phaffia rhodozyma)PLX-All菌株能够发酵纤维素酶水解物进行虾青素的生物合成。纤维素的酶解物主要为纤维二糖和葡萄糖,在另外添加适量其它营养物后可被法夫酵母发酵用于生长及合成虾青素。摇瓶试验结果表明,培养108h,法夫酵母的生物量可达2.3g／L,虾青素的产率达913.4g／g干细胞,虾青素体积产率为2.1mg／L。在2L罐的发酵试验中,法夫酵母的生物量可达3.23g／L（第96h）,虾青素的产率达581.4g／g干细胞,虾青素体积产率达1.88mg／L。     

法夫酵母产虾青素的反复分批及反复分批补料发酵

以生物量和虾青素产量为指标,考察法夫酵母多批次半连续培养产虾青素的稳定性。实验结果显示,在摇瓶上分别以4 d和5 d为周期反复分批培养法夫酵母,虾青素产量呈现先增加再下降的趋势,但第2代至第7代虾青素产量仍高于第1代,并且4 d为周期的虾青素平均产量略高于5 d的。在5 L罐法夫酵母进行反复分批补料发酵中,不管是补加30％的葡萄糖还是补加30％的淀粉水解糖,第2个批次发酵的生物量和虾青素产量均达到第1个批次的水平,表明菌种稳定性较好。     

Metabolic flux analysis of the two astaxanthin-producing microorganisms Haematococcus pluvialis and Phaffia rhodozyma in the pure and mixed cultures

The two major astaxanthin-producing microorganisms Phaffia rhodozyma and Haematococcus pluvialis exhibited elevated astaxanthin yields under the mixed culture regime, and the changes in flux distribution were investigated by means of metabolic flux analysis (MFA). In the mixed culture of the two strains, the carbon flux towards astaxanthin formation in P. rhodozyma increased by 20%, which may be due to the enriched oxygen evolved through the photosynthesis of H. pluvialis. On the other hand, the uptake of pyruvate and CO(2) excreted by P. rhodozyma also facilitated astaxanthin synthesis in H. pluvialis, which reduced 33% of the carbon flux exported from Calvin cycle to the catabolic pathway, and in turn raised the carbon flux to glyceraldehyde-3-phosphate by 25%. As a result, the carbon flux diverted to astaxanthin synthesis increased 2.8-fold in comparison with that in the pure culture.     

一株法夫酵母虾青素高产菌株的生产性能

为了评价虾青素高产菌株-法夫酵母JMU-MVP14的生产性能及建立虾青素高产发酵技术,通过测定糖、生物量、虾青素产量、总类胡萝卜素产量等发酵参数,用摇瓶试验对比了法夫酵母JMU-MVP14和出发菌株的差异,用7 L罐试验对比了pH值调控方式及补料培养基成分对发酵的影响,用1 m3罐试验评估了法夫酵母JMU-MVP14高密度发酵虾青素的产量水平。摇瓶发酵结果表明,法夫酵母JMU-MVP14虾青素及总类胡萝卜素的细胞产率分别达到6.01 mg/g及10.38 mg/g;7 L罐分批发酵试验结果表明,自动流加调     

烷化剂NTG诱变虾青素产生菌红法夫酵母的研究

虾青素是一种很有效的生物抗氧化剂和某些生物的天然着色剂,应用前景广阔。红法夫酵母是 生产虾青素的一个来源,优点颇多。天然菌株虾青素产量较少,缺少实用价值。实验采用烷化剂ＮＴＧ 诱变红法夫酵母,筛选出类胡萝卜素产量高的诱变株。用薄层层析对红法夫酵母产生的色素及其皂 化产物进行分析,并对各个成分的扫描光谱进行了比较。认为红法夫酵母产生的类胡萝卜素成分主 要是虾青素及虾青素二酯,还有一部分β－胡萝卜素。同时,还对虾青素产生的时相和ＢＨＴ对虾青素 光分解的保护作用进行了初步研究。     

高温湿热酸法破壁提取法夫酵母胞内虾青素

法夫酵母是一种能积累虾青素的红酵母, 对其进行破壁是当前虾青素工业化提取生产的瓶颈工艺。研究在高温湿热条件下,低浓度盐酸对法夫酵母破壁而提取其胞内虾青素的工艺。探讨了不同破壁温度、盐酸浓度、液料比与破壁处理时间等因素对法夫酵母破壁后虾青素及类胡萝卜素提取率的影响, 确定了高温湿热酸法破壁提取虾青素的最佳条件为: 饱和蒸汽压力 0.1 MPa (121°C), 盐酸浓度0.5 mol/L, 液料比 (V/W)30 mL/g, 破壁时间2 min。在最佳条件下进行中试放大实验, 可得到虾青素与类胡萝卜素的提取率分别为: (84.8±3.2)%, (93.3±2)%。经优化后的新破壁工艺安全高效, 不会有毒性残留, 具有良好的工业应用前景。     

法夫酵母分批发酵虾青素动力学研究

通过三联30L全自动发酵罐对虾青素产生菌法夫酵母的分批发酵动力学进行了研究,结果表明,法夫酵母的生长与限制性基质葡萄糖浓度之间符合Logistic方程,建立了细胞生长、产物合成和基质消耗随时间变化的数学模型。应用MATLAB软件对发酵动力学模型进行最优参数估计和非线性拟和,获得最大比生长速率（umax）和产物得率（Yp/x）分别为0.1829/h、0.1524g/g,虾青素分批发酵中细胞生长与产物合成属于偶联型,模型模拟计算结果和实验值能较好地吻合,动力学研究结果表明该模型能较好地反映细胞的生长、底物消耗和产物合成过程机制。     

Selection of Astaxanthin-Overproducing Mutants of Phaffia rhodozyma with beta-Ionone

beta-Ionone, an end ring analog of beta-carotene, inhibits astaxanthin production in the red yeast Phaffia rhodozyma. Astaxanthin-overproducing mutants of this yeast are easily spotted on beta-ionone-containing yeast malt agar plates. beta-Ionone appears to block astaxanthin synthesis at the beta-carotene level.     

基于动力学模型的法夫酵母发酵生产虾青素的补料策略优化

对法夫酵母的不同补料发酵方式进行了研究.基于底物抑制模型,提出了一种优化的两阶段补料策略,用于法夫酵母产虾青素的高密度发酵.在发酵的延迟期和对数生长期早期,糖浓度控制在25 g/L左右,在此条件下,生物量可以达到最大,且时间缩短.在对数生长期后期及稳定期,糖浓度控制在5 g/L,虾青素的合成时间可以有效延长.与传统的补料方式相比,采用此补料策略取得了较好的发酵效果.发酵终点细胞干重达到23.8g/L,虾青素产量达到29.05 mg/L,分别比分批发酵提高了52.8%和109%.     

利用亚硝酸钠选育法夫酵母虾青素高产菌株

以亚硝酸钠作为筛选剂选择性分离法夫酵母虾青素高产菌株。实验研究表明,在亚硝酸钠存在的情况下,法夫酵母的生长和虾青素合成量均会减少;当亚硝酸钠浓度为5000μmol/L时,法夫酵母的致死率为100%。挑取200株经过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变后的法夫酵母,以5000μmol/L的亚硝酸钠为筛选剂摇瓶发酵后测得虾青素体积产率为正突变的菌株有87株,正突变率为43.5%。挑取其中8株进行复筛,编号为N030的菌株比出发菌株的虾青素体积产率和细胞产率分别提高了39.3%和89.3%。结果说明,亚硝酸钠可作为法夫酵母虾青素高产菌株的筛选剂,用于提高菌种的筛选效率。