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环境因子对新组合菌系产生Vc前体KGA的影响

   日期:2011-01-12     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:1291    评论:0    
  

  维生素C(Vc)二步发酵的第二步为混菌发酵,使L-山梨糖合成Vc前体2-酮基-L-古龙酸(KGA)。最初筛选的混菌体系为氧化葡萄糖酸杆菌与条纹假单孢杆菌的组合,前者为产酸菌(俗称小菌),后者不产酸,但可促进前者产酸,也称伴生菌;1988年,宁文珠等以巨大芽孢杆菌代替条纹假单孢杆菌获得成功,后经不断改进,目前生产上大多使用的混菌体系为巨大芽孢杆菌和小菌的组合,使糖酸转化率已由最初的39 7%(糖浓度7%,6d)提高到79 5%[1]。本文以掷孢酵母代替巨大芽孢杆菌与小菌组成新的混菌体系,并对环境因子与产酸关系进行了探索,旨在揭示二步发酵机制,指导生产。
1 材料与方法
1.1 菌株掷孢酵母(Sporoblomycesroseus)Y44,由中科院生态研究所菌种室提供。巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)和氧化葡萄酸杆菌(Gluconobacteroxydans)2980,由东北制药总厂提供。
1.2 培养基采用掷孢酵母、氧化葡萄糖酸杆菌及巨大芽孢杆菌适合培养基[2,3]。
1.3 分析方法
1.3.1 生长曲线的测定:光密度法[4]。
1.3.2 KGA含量的测定:碘量法[5]。
1.3.3 残糖的测定:蒽酮试剂法[6]。
2 结果与分析
2.1 通气量对发酵的影响
不同通气量的设定是在6组相同体积(300m1)摇瓶中装有不同体积的发酵液,进行发酵,结果见表1所示。可以看到摇瓶中通气量的允许范围还是比较大的,其中以25-35m1装液量产酸较高,35ml转化率最高,25m1次之。从规律上看,通气量的增加使KGA积累量增加,但通气量过大反而产酸量降低,这可能是因为通气量过大使混合菌中二菌生长不协调,掷抱酵母与氧化葡萄糖酸杆菌最适比例破坏,从而使KGA积累量下降。


   进一步对三组不同装液量的发酵摇瓶(表2)每4h取样,测定菌浓,作生长曲线如图1、图2,从图可见,随着通气量增加,掷抱酵母生长加快,且适应期缩短,消亡期滞后,同时氧化葡萄糖酸杆菌生长也加快,且各生长期随通气量增加而提前,但过大通气量对氧化葡萄糖酸杆菌生长反而抑制,这可能由于通气量过大造成掷抱酵母生长过盛,打破二菌间协作机制,从而相对抑制氧化葡萄糖酸杆菌生长;影响通气量因素还有摇床的转速大小,不能用转速太低的摇床。
2.2 温度对发酵的影响
设定5组不同温度的实验(其它条件相同),进行发酵,结果如表3所示。选取其中三个温度(24℃、28℃、32℃,表4),将新组合菌系与现有菌系产酸作一比较,同时分别作出掷抱酵母与氧化葡萄糖酸杆菌在发酵过程中生长曲线,见表5、图3、图4。


注:山梨糖浓度为8%,发酵液体积30ml(300ml摇瓶)

从表3、表5看出,与现有菌系相比,新组合菌系发酵产酸,耐受温度范围较宽,其中以28℃左右为最适,产酸量最高,转化率也最高。
图3、图4显示,温度升高有利于掷抱酵母生长,但温度过高不利于氧化葡萄糖酸杆菌生长,温度降低,掷抱酵母生长减慢,氧化葡萄糖酸杆菌生长也减慢。
3 结论
综上所述,新组合菌系产酸温度范围为24-32℃,28℃左右为最适,与现有菌系相比,可适应温度范围拓宽;新混菌体系发酵过程中通气量不同直接影响到二菌比例,进而影响到KGA的积累,适当增加通气量,有利于二菌生长,利于二菌间协调,以25-35ml装液量(300ml摇瓶,180r/min)为最适,高于或低于此范围,产酸量下降。
参考文献:
[1]严自正,陶增鑫,于龙华,等 L-山梨糖发酵产生维生素C前体———KGA的研究 II发酵条件的研究
[2].微生物学报,1981,21(2):185-191.[2]仲崇斌,于海,吕主奎 维生素C二步发酵的新组合菌系
[3] 生物技术,2001,11(2):25-27 [3]焦迎晖,张惟材,谢莉,等 维生素C发酵中伴生菌对氧化葡萄糖杆菌的影响
[4] 微生物学通报,2002,29(5):35-38
[5]张舟,冯树,江晶,等 Vc二步发酵伴生菌巨大芽孢杆菌的选育
[6] 微生物学杂志,1999,19(2):8-10
[7]张茉莉,严杏珍 改进的转化法测定发酵液中KGA
[8] 医药工业,1981,6:17-18
[9]尹光琳,何建明,任双喜,等 新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵产生维生素C前体———KGA的研究
[10] 工业微生物,1997,27(1):1-7

 
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