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丝状真菌以其丰富的次级代谢产物而被熟知,是小分子药物(青霉素、洛伐他汀及环孢菌素)以及食品着色剂的重要来源。菌核青霉菌(Penicillium sclerotiorum)可以产生Sclerotiorin,与红曲霉菌相比,菌核青霉菌的发酵产物中不含桔霉素,故可以认定菌核青霉菌是生产类红曲色素的潜在生物资源。
目前,菌核青霉菌生产Sclerotiorin的发酵模式仅限于固体发酵或者液态表面发酵,在这两种发酵方式下,可以产生高浓度的Sclerotiorin。使用相同的发酵培养基,在深层发酵条件下没有观察到Sclerotiorin的生产。
本研究的主要目的是实现菌核青霉菌FS50的深层发酵,在探究实现菌核青霉菌深层发酵的过程中做了如下实验:
通过限制氮源和磷源的浓度,发现在深层发酵中,Sclerotiorin的产生总是与pH有着密切的关系。当发酵液偏酸性时(pH<3),Sclerotiorin积累较少;pH处于中性偏酸(3≤pH≤7)时,Sclerotiorin积累较多。选用不同氮源的实验也证实了这种情况。当使用碱性氮源时,发酵液pH始终维持在3以上,该条件下有较高Sclerotiorin的积累;当使用酸性氮源时,发酵液的pH总是维持在2左右,该条件下Sclerotiorin较少积累。通过添加磷酸盐pH缓冲液,使得pH始终稳定在中性偏酸(3≤pH≤7)的环境,实现了高浓度的Sclerotiorin的积累。因此,实验结果证明pH是制约菌核青霉菌深层发酵的一个关键因素。
氮源和磷源浓度会影响发酵液的pH。通过同时限制氮源和磷源浓度进行静息细胞发酵,以去除其在细胞代谢中产生的影响。实验对比了不同葡萄糖浓度、不同碳源种类及不同初始细胞量对静息细胞发酵产Sclerotiorin的影响。结果发现,初始的细胞量和初始pH对发酵过程中的pH没有影响。葡萄糖作为速效碳源遏制了Sclerotiorin的代谢,且葡萄糖代谢产生的苹果酸会降低发酵液的pH,从而不利于深层发酵次级代谢产物的生成。本研究选用了四种碳源,分别是葡萄糖、甘油、果糖和乳糖。通过替换碳源,希望能够消除葡萄糖阻遏效应,从而实现Sclerotiorin的高浓度积累。但是本研究所选用的替代碳源为达到预期效果。
通过上述事实,我们发现,影响菌核青霉菌FS50深层发酵的原因是在发酵过程中能够积累苹果酸,导致发酵液pH降低,从而影响了次级代谢产物的积累。初步断定菌核青霉菌FS50次级代谢产物的积累受碳代谢产物遏制效应的影响。
菌核青霉菌采用固态发酵或者深层静置发酵发酵时间通常在30天左右,本研究采用菌核青霉菌FS50,通过液态摇动发酵将发酵时间缩短到7天,即可产生高浓度的Sclerotiorin。
目前,菌核青霉菌生产Sclerotiorin的发酵模式仅限于固体发酵或者液态表面发酵,在这两种发酵方式下,可以产生高浓度的Sclerotiorin。使用相同的发酵培养基,在深层发酵条件下没有观察到Sclerotiorin的生产。
本研究的主要目的是实现菌核青霉菌FS50的深层发酵,在探究实现菌核青霉菌深层发酵的过程中做了如下实验:
通过限制氮源和磷源的浓度,发现在深层发酵中,Sclerotiorin的产生总是与pH有着密切的关系。当发酵液偏酸性时(pH<3),Sclerotiorin积累较少;pH处于中性偏酸(3≤pH≤7)时,Sclerotiorin积累较多。选用不同氮源的实验也证实了这种情况。当使用碱性氮源时,发酵液pH始终维持在3以上,该条件下有较高Sclerotiorin的积累;当使用酸性氮源时,发酵液的pH总是维持在2左右,该条件下Sclerotiorin较少积累。通过添加磷酸盐pH缓冲液,使得pH始终稳定在中性偏酸(3≤pH≤7)的环境,实现了高浓度的Sclerotiorin的积累。因此,实验结果证明pH是制约菌核青霉菌深层发酵的一个关键因素。
氮源和磷源浓度会影响发酵液的pH。通过同时限制氮源和磷源浓度进行静息细胞发酵,以去除其在细胞代谢中产生的影响。实验对比了不同葡萄糖浓度、不同碳源种类及不同初始细胞量对静息细胞发酵产Sclerotiorin的影响。结果发现,初始的细胞量和初始pH对发酵过程中的pH没有影响。葡萄糖作为速效碳源遏制了Sclerotiorin的代谢,且葡萄糖代谢产生的苹果酸会降低发酵液的pH,从而不利于深层发酵次级代谢产物的生成。本研究选用了四种碳源,分别是葡萄糖、甘油、果糖和乳糖。通过替换碳源,希望能够消除葡萄糖阻遏效应,从而实现Sclerotiorin的高浓度积累。但是本研究所选用的替代碳源为达到预期效果。
通过上述事实,我们发现,影响菌核青霉菌FS50深层发酵的原因是在发酵过程中能够积累苹果酸,导致发酵液pH降低,从而影响了次级代谢产物的积累。初步断定菌核青霉菌FS50次级代谢产物的积累受碳代谢产物遏制效应的影响。
菌核青霉菌采用固态发酵或者深层静置发酵发酵时间通常在30天左右,本研究采用菌核青霉菌FS50,通过液态摇动发酵将发酵时间缩短到7天,即可产生高浓度的Sclerotiorin。