课件：番茄红素的发酵生产.ppt

pH：Lopez Nieto 等[4]研究表明, 发酵液初始pH 7.5时利于番茄红素的积累, 但发酵过程中控制恒定的 pH7.5, 对发酵极为不利。因为不调节 pH时, 菌体能产生多种有机酸作为碳源; 而调节恒定的 pH, 影响代谢流向。 温度：产生番茄红素的最佳温度为 25℃ , 较高的温度 ( 28℃~ 30℃ )将会增加 β-胡萝卜素和 γ-胡萝卜素的含量, 降低番茄红素的产量。 [4]Lopez-Nieto M.J，Costa J，Peiro E，et a1．Biotechnoloigcal lycopene production by mated fermentation of Blakeslea trispora.Appl Microbiol Biotechnol, 2004. 66(2) : 153 ~ 159 3 pH、温度、搅拌速度和通气率 搅拌速度： 提高搅拌转速能够在一定程度上提高溶氧速率，但高搅拌转速形成的高剪切力，使得菌体受损，生物活性降低致使生物量减小，仅单纯加大通气量，在发酵处于对数生长期时，仍然达不到要求。 通气率: 增加空气流速,提高空气中的O2浓度, 能够增加溶氧水平并降低CO2浓度, 因此 能 促进 番茄 红 素的 合 成。 2 pH、温度、搅拌速度和通气率 Mantzouridou等[5]研究表明在低转速 (150r/min)和高通气率 ( 1.5vvm)时可以获得较高的胡萝卜素产量和生产率; 在高转速 (500r/min)和中等通气率下 (1vvm ), 可以获得较高产率和菌体生物量。 2 pH、温度、搅拌速度和通气率 [ 5] Mantzouridou F, Roukas T, Kotzekidou P. Effect of the aeration rate and agitation speed on carotene production and morphology of Blakeslea trispora in a stirred tank reactor: mathematical modeling. Biochemical Engineering Journal,2002,10: 123~ 135 * 3 发酵促进剂 1.性激素—— 三孢酸以及结构类似物 三孢酸是一种激素，以β一胡萝卜素为前体合成，培养基中加入三孢酸可以提高番茄红素的产量。 通过对三孢酸结构类似物结构式的分析，可以确定化合物必须具备1个环状结构并带1个酮基和1个侧链结构才具有这种生物活性。例如β-紫罗酮、脱落酸、异烟肼、琥珀酰亚胺、柠檬油萜烯和芳香族化合物的结构类似物也有此性质。 2. 氧载体与表面活性剂 三孢布拉霉是高度嗜氧的微生物，从发酵动力学方面去改善培养介质的性能，可以通过添加氧载体、表面活性剂来提高同一反应系统的传氧系数,从而提高番茄红素的产量 。 3. 番茄红素环化酶抑制剂 生物法生产番茄红素的关键步骤就是添加番茄红素环化酶抑制剂，打断番茄红素至 β一胡萝卜素的环化反应，使代谢流停留在番茄红素阶段。 常见的番茄 红素环化酶抑制剂有两类： 叔胺类化合物：主要包括对二甲氨乙基苯酚、2-二甲氨基乙醇、2一二甲氨基一1一丙醇、1一二甲氨基一2一丙醇、3一二异丙基氨基一1一丙醇、1一二异丙基氨基一2一丙醇、三乙胺 、2一二甲氨基乙苯等； 但目前由于毒性较大，在微生物法生产番茄红素中较少应用 。 含氮类杂环化合物：如烟碱、咪唑、吡啶、吗啉、吡啶、哌啶、喹啉和某些取代衍生物。 4. 麦角固醇合成抑制剂 番茄红素和麦角固醇的合成前体都是法尼基二磷酸(FPP)，通过控制麦角固醇的合成，来达到积累番茄红素的目的。 麦角固醇合成抑制剂,如十二环吗啉、嗪氨灵、氟康唑、酮康唑、盐酸特比萘芬等，抑制合成麦角固醇酶的活性，使得麦角固醇产量降低，从而使类胡萝卜素产量提高。 Wang Jingfeng等[5]对三孢布拉霉NRRL 2895(+)和NRRL 2896(-)摇瓶生产番茄红素发酵工艺进行了系统优化，研究发现正、负菌株的比例、番茄红素环化酶抑制剂砒啶和肌酐、三孢酸结构类似物脱落酸、3-羟基-3-甲基辅酶A(HMG-COA)前体物亮氨酸以及甲羟戊酸激酶激活剂青霉素是影响番茄红素合成的关键因素。在最佳的发酵条件下，即发酵液中正负株的最佳比例为5:1，发酵过程中添加6g/L肌酐、0.1g/L青霉素、150μmol/L脱落酸及0.5g/L的亮氨酸，番茄红素产量可达(156.2±15.4