正文 雙液相係統中分枝杆菌降解植物甾醇為雄烯二酮的工藝優化(2 / 2)

發酵完成後,取2ml發酵液以體積比1:1加入乙酸乙酯萃取,取上清液稀釋100倍,進高效液相色譜儀。色譜條件:柱,流動相甲醇:水=65:35,流速1.0ml/min,柱溫30℃,檢測波長240nm,進樣量20μL。

二、結果與分析

2.1不同比例的大豆油對甾醇轉化率的影響

大豆油對甾醇及AD均有較好的溶解性,在增加底物濃度的同時對細胞的毒性又較小,而單純的提高大豆油比例也會破壞油/水雙相平衡,影響細胞的生長代謝,同時也會造成生產上的浪費生產成本的增加。根據文獻及相關試驗摸索,大豆油含量20%左右,甾醇轉化率較高。

2.2不同投料量對甾醇轉化率的影響

甾醇是一種疏水性化合物,難溶於水,過量底物難以被大豆油溶解分散,且會對細胞產生毒性,不利於轉化率的提高,從而對原料造成浪費。在大豆油/水雙相發酵係統中,隨著甾醇投料量的增加,轉化率上升到一定水平後呈下降趨勢。當投料濃度達到1.5%時轉化率可達到85%左右,繼續提高甾醇投量至2%轉化率下降至80%以下。

2.3不同比例吐溫-80對甾醇轉化率的影響

表麵活性劑的分子結構與細胞膜相似,在微生物轉化過程中,它可以增加底物的溶解度,同時改變細胞膜的通透性。吐溫80是一種常見的水包油型表麵活性劑,試驗證明在大豆油/水雙相發酵培養基中添加吐溫80可有效提高甾醇轉化率,投量為0.2%時,轉化率可達到85%左右。低於該濃度,其對甾醇的溶解能力及對細胞膜通透性影響較小,而高於該濃度,則破壞細胞膜通透性,轉化率均不能達到理想水平。

2.4正交試驗

根據單因素試驗結果,選擇大豆油投料濃度,底物甾醇投料濃度和吐溫80投料濃度3因素,以AD轉化率為考察指標,設計L9(3)4正交試驗,正交試驗設計及極差分析。

正交試驗分析表明,各因素影響從主到次分別為A(大豆油濃度)、B(甾醇濃度)、C(吐溫80濃度)。最優方案為A2B2C3,即大豆油20%,甾醇投量1.5%,吐溫80濃度0.2%,此方案最高轉化率87.27%。

方差分析結果可以看出,三因素對轉化率均有影響,都不顯著。但是與其他發酵係統相比,甾醇的轉化率有較大提高,優化試驗對大規模化生產具有一定指導意義。

三、結論

(1)構建大豆油/水雙液相發酵係統,可以有效解決甾醇難以溶解乳化的問題,與傳統單水相發酵相比,不僅產率有大幅提高,且更安全、環保。

(2)在大豆油/水雙液相發酵係統中,研究了大豆油在發酵液中所占比例、甾醇投料濃度以及添加表麵活性劑如吐溫80等因素對產物轉化率的影響,對AD的工業化生產具有一定的指導意義。

(3)通過正交試驗,確定了甾醇生物降解的最佳工藝條件。最佳工藝條件:大豆油20%,投料量1.5%,添加0.2%吐溫-80,轉化96h,植物甾醇轉化率達到87.3%。

參考文獻

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