产O-Dma耐氧突变株转化工艺优化及含O-Dma食品的制作

发布时间：2020-07-02 11:09

【摘要】：去氧甲基安哥拉紫檀素(O-Desmethylangolensin,O-Dma)是黄豆苷原的一种代谢产物,具有多种对人体有益的生物学活性,包括与雌激素受体的亲和力以及抗氧化能力均高于其前体物质黄豆苷原,并具有抑制癌细胞生长、维持骨密度、降脂等作用。实验室前期筛选并驯化出了产O-Dma的耐氧突变菌株Aeroto-AUH-JLC108,该菌株能够在有氧条件下,利用BHI培养基将底物黄豆苷原转化为O-Dma,但是由于BHI培养基成本较高,不利于工业化生产。因此,本研究拟通过培养基优化寻找出一种成本低廉,同时又能提高O-Dma转化率的培养基。首先,通过实验证明,菌株Aeroto-AUH-JLC108能够在常规培养基LB上生长,并且能够少量转化黄豆苷原为O-Dma,转化率为5%,所以将LB确定为初始培养基。然后,经过单因素试验对初始培养基中的碳源、氮源、微量元素和磷酸盐进行筛选,Plackett-Burman试验确定对转化率具有重要影响的成分,最陡爬坡试验寻找各重要影响成分在转化率最高时的添加量,利用响应面法进行最后的优化,最终确定优化的培养基为:蔗糖1.6%,酵母浸粉5%,磷酸氢二钾0.3%,氯化钠0.15%,硫酸镁0.05%,L-半胱氨酸0.05%,O-Dma的转化试验表明,转化率达到84%,较菌株在BHI培养基中76%的转化率有所升高,最为重要的是,成本约降低80%。在利用菌株将黄豆苷原转化为O-Dma的过程中,除了培养基起到关键作用之外,发酵条件的改变也会对菌体的生长和转化产生重要影响,所以在对培养基优化之后,进一步优化pH值、温度、接种量、底物终浓度、转化时间这五个重要参数。利用Plackett-Burman试验,以及添加量的单因素梯度试验,初步确定pH值为7.5,温度为39℃,但随着底物终浓度的增加转化率逐渐降低,是由于底物溶剂甲醇和二甲基甲酰胺对于菌体有毒性,所以固定底物浓度为1.0 mM,然后对pH值和温度进行中心复合设计-响应面法优化,最终确定最适条件为pH值7.0,温度38.5℃,底物终浓度1.0 mM,菌的接种量10%,发酵时间72 h,在此条件下,转化率达到92%。为了将来的工业化生产,结合优化后的培养基和发酵条件,进一步在5 L的发酵罐中进行了扩大培养,并比较了在5L发酵罐和恒温培养箱中的菌体生长和转化动态,结果发现,菌体在发酵罐中的生长和转化状态均好于恒温培养箱中,菌体在恒温培养箱中的最大OD值为2.5,最终转化率为92%,而在发酵罐中OD值可达到3.6,转化率为97%,可能与发酵罐中的搅拌和氧气含量等因素相关。由于O-Dma具有多种对人体有益的生物学活性,本研究还初步探索了将O-Dma制作成小食品,以小巧轻便,制作简易为标准,选择奶片和巧克力两种食品形式,并进行食品配料和制作工艺的摸索。将感官评价作为评判标准,当奶片中脱脂奶粉和绵白糖的比例为2:1,巧克力中可可液块、可可脂和糖粉的比例为4:2:4时,其各自的感官评价得分最高。且经HPLC检测,O-Dma在经过食品制作最高温度处理后能够保持其活性。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.3

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