1、.页眉.页脚2011-2012 年 第 一 学 期 发 酵 工 程 学 期 论 文课 题 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的 发 酵 工 艺 研 究 班级: 10 生物 1 班 组员： 郑颉怡 曾桂芳 温建超 许梓豪 刘俊威 .页眉.页脚摘要：酿酒酵母 LS101 发酵生产 S-腺苷甲硫氨酸（SAM ）实验室阶段的工艺控制温度、pH、转速、时间对 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 发酵的影响。方法：利用酿酒酵母菌株产 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 进行种子培养以及种子扩大培养，通过控制变量法得知温度、pH、转速、时间对 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 发酵的影响。结果：酿酒酵母LS101 发酵产 S-腺 苷
2、甲 硫 氨 酸 的最适温度为 25左右，最适 pH 为 5.0，最适转速为 250r/min 及培养的最适时间为 96h。结论：得出最适于 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸的生产因素条件，更好的提高 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的产量。关键词：酿酒酵母 LS101、S-腺苷甲硫氨酸（SAM ）、发酵工艺.页眉.页脚目录一、摘要,研究前景,关键词 .1二、材料及仪器 .3（一）、材料 3（二）、仪器 3三、工艺流程 .4第一步 菌株筛选 4第二步 种子培养与发酵 4第三步 种子扩大培养 4第四步 保藏 4四、影响发酵的因素 .5五、总结 .6.页眉.页脚二、材料及仪器（一）、材料S-腺 苷 甲 硫 氨
3、 酸 高产菌株酿酒酵母 LS101、蔗糖、酵母粉、磷酸二氢钾、K2HPO4H2O、MgSO 47H2O、ZnSO 47H2O、MnSO 44-6H2O、8L 发酵罐间歇分批补料发酵、甘油、琼脂、尿素、L-甲硫氨酸,氯化钙、少量的磷酸盐和其他无机盐、氢氧化钠（二）、仪器UV-2100 型紫外分光光度计（上海尤尼柯仪器有限公司） ；Agilent 1100 型高效液相色谱仪（美国安捷伦科技公司） ；TGL-20B-C 高速台式离心机（上海安亭科学仪器厂） ；GBJT-7W 型全自动发酵系统（镇江东方生物工程设备技术公司） 。.页眉.页脚三、工艺流程发酵工程的工艺流程一般是菌株筛选种子培养与发酵种子
4、扩大培养经过分离纯化后得到产品，而我们所研究的 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 目前还停留在实验室发酵的阶段，还没有正式投入到市场大量生产，所以最后一步我们改为了保藏。各个步骤的详细内容如下：第一步 菌株筛选酿酒酵母菌株产 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 ，,通过在实验室检测 ,最佳发酵条件为：25 ，发酵液初始 pH 值：5 0，摇床转速：225r rnin，发酵时间：108h,在该发酵条件下，酿酒酵母菌株 A18A，产 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 最高量达：254gL菌株筛选很重要，因为好的酵母菌株能高产率的 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 ，为后面的试验奠定基础。第二步 种子培养与发酵S-腺 苷 甲
5、 硫 氨 酸 种子培养基（/L ）的成分是是蔗糖 50 g，酵母粉 10 克，磷酸二氢钾 4 g，K 2HPO43H2O 2.6 克，MgSO 47H2O 0.1 克，ZnSO 47H2O 2.5 mg，MnSO 44-6H2O 12.5 mg；以上是 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 培养基的成分，按照比例配置完毕后还有注意调整pH 值和灭菌。跳蚤 pH= 6.0 后再高压灭菌，灭菌参数是 115 下灭菌 20 min；固体培养基在灭菌后再添加 2 %的琼脂。第三步 种子扩大培养摇瓶及发酵罐培养基（/L）：蔗糖、酵母膏、尿素适量，L-甲硫氨酸 4 克，氯化钙 0.2 g，少量的磷酸盐和其他无机盐；
6、 pH 自然；115 下灭菌 20 min。摇瓶及发酵罐培养基和种子培养时的培养基不是一致的，比起种子培养, 摇瓶及发酵罐培养所需要的养分的成分更为复杂,这样的培养基才能承担起较大规模的发酵,并且能保证菌种健康生长。种子培养后,就是摇瓶发酵：5 mL 种子接入含有 100 毫升发酵培养基的500 毫升摇瓶中，温度 30 ，220 r/min 发酵。因为发酵过程中 ,培养基和养料肯定要定时补给,补给时也要额外注意, 发酵罐间歇分批补料发酵：取摇瓶培养的二级种子，按发酵罐工作体积的 5 %10 %接种到 8 L 全自动控制发酵罐中。调节转速和空气流量控制溶氧在 30 以上，发酵过程中流加氢氧化钠控
7、制pH= 5.0 左右，培养温度 30 ，定时补加蔗糖和 L-甲硫氨酸。第四步 保藏发酵培养后的成品不是马上投入到市场进行商业生产,所以先保藏起来。保藏培养基（/L）：蔗糖 20 g，酵母粉 10 克，KH 2PO4 4 克，K 2HPO4H2O 2.6 克， MgSO47H2O 0.1 克 ，ZnSO 47H2O 2.5 mg，MnSO 44-6H2O 12.5 mg；pH 自然；115 下灭菌 20 min；保藏菌种时加入 20 %30 %甘油，20 冷冻保藏。.页眉.页脚四、影响发酵的因素在 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 发酵的过程中,有很多因素都会直接影响到菌种的产量, 通过我们研究观察
8、, 我们发现对产量影响的因素有温度.pH 、转速和培养时间等。为了达到最高的效率，控制发酵条件就变得尤为重要。要控制好发酵条件，首先我们就必须知道各因素对发酵的影响，从而才能知道在什么条件下，能达到最高的产率。我们进行了大量的研究，在此前提下，我们获得了各种不同因素影响下 S-腺苷甲硫氨酸发酵情况的详细数据。温度：(图见 1-1)酿酒酵母菌株有其适宜的生长温度范围，发酵温度会对菌体生长、酶活性和次生代谢产物的形成产生明显影响.。随发酵温度的升高，发酵液中 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量和菌体产量明显升高；至 25 时，酿酒酵母菌株发酵液中 SAM 产量和菌体产量最高；继续升高发酵温度，则发酵
9、液中 S-腺 苷 甲 硫氨 酸 产量和菌体产量迅速降低。原理就是温度过低会使酶活性下降，代谢速度降低，代谢产物积累延长 ；温度过高也会使酶活受到限制，细胞用于自身维持的能量消耗增加，维持系数随温度升高而加大，造成了提供给细胞生长和产物合成能量水平的下降。pH: (图见 1-2)发酵液的 pH 值对 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的产量及菌体产量有较大影响(P0 05)，随着发酵液初始 pH 值的升高，S -腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量和菌体产量均有所增加；pH=50 时，S -腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量与菌体产量达到最高， pH 值继续升高，菌体产量和 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的产量急剧下
10、降。原理为 pH 值显著影响酵母代谢及产物合成中酶系的活力，pH 值过高，细胞膜内外质子浓度差会导致质子电势差，细胞的维持能耗增加,合成 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 所需的 ATP 减少，外加 L 一蛋氨酸通过细胞膜的传递也将受到抑制，导致 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量的下降。转速: (图见 1-3)随着转速的增加，发酵液中 SAM 产量和菌体产量均有所增加，在摇床转速为 250 rmin 时，发酵液中 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量和菌体产量最高，转速继续升高，发酵液的 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 产量下降，菌体产量先下降后上升。发酵液中溶解氧对发酵液中细胞的形态、数量和发酵液的流动性
11、都有一定的影响。原理是转速过低，溶氧不足，菌体生长受到抑制。当转速升高至 250 rmin 时，细胞生长迅速，产生了大量的 ATP，在腺苷蛋氨酸合成酶的作用下，胞内大量的 ATP 和甲硫氨酸合成了腺苷蛋氨酸，从而获得了腺苷蛋氨酸的高浓度表达。时间：(图见 1-4) 时间影响 96 h 是酵母发酵的最适生长时间，L 出现这种现象可能是在酵母菌生长 96 h 达到最旺盛时期，酶活性最强，产 SAM 的能力最强，繁殖快.再延长发酵时间，S -腺 苷 甲 硫 氨 酸 的产量与菌体产量甚至会有一些下降，可能是由于菌体的自溶造成的。根据我们大量实验可得出最佳发酵的工艺条件是：温度为 25，pH 值为50
12、，转速 250 rmin ，培养时间为 96h（ 36 h 时，细胞浓度达到最高（42.2 g/L） ，细胞生长到达稳定期，直至发酵结束） 。.页眉.页脚五、总结对 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的 发 酵 研 究 ， 我 们 目 前 还 停 留 在 实 验 室 转 瓶 发 酵 的 阶段 ， 但 是 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 对 我 们 日 常 的 健 康 还是存在着非常大的影响的改一下。 对 肝 病 、 抑 郁 症 、 痴 呆 症 、 关 节 炎 和 空 泡 脊 髓 炎 等 疾 病 的 治 疗 效 果 显 著 。在 药 理 方 面 ， 首 先 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 是 改 善 细 胞
13、代 谢 的 生 化 药 物 的 成 分 之 一 ，通 过 质 膜 磷 脂 和 蛋 白 质 的 甲 基 化 影 响 其 流 动 性 和 微 粘 性 ， 通 过 转 硫 基 化 增 加肝 内 谷 胱 甘 肽 、 硫 酸 根 及 牛 磺 酸 水 平 ， 对 恶 性 营 养 不 良 、 肝 毒 素 及 酒 精 性 脂肪 肝 有 效 ， 可防止肝脏因胆汁郁积等因素导致发生肝炎 、 脂 肪 肝 、 肝 纤 维 化 、肝 硬 化 和 肝 癌 ； 再 者 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 可 以 作 为 良 好 的 肝 脏 营 养 剂 。 因 为 S-腺苷 甲 硫 氨 酸 可 防 止 酒 精 、 药 物 和 细 胞
14、 素 对 肝 脏 的 损 伤 ； 防 止 胆 汁 积 淤 ； 预 防慢 性 活 动 性 肝 炎 以 及 其 他 因 素 而 造 成 的 肝 损 伤 。 预 防 由 于 缺 氧 而 造 成 的 神 经细 胞 坏 死 即 缺 氧 症 ； 促 进 神 经 细 胞 和 神 经 纤 维 的 组 织 再 生 。 预 防 心 脏 疾 病 、癌 症 以 及 其 他 疾 病 的 发 生 。 治 疗 关 节 炎 等 疾 病 。 抗 抑 郁 症 ， 效 果 好 于 常 规 的临 床 药 物 ， 而 且 副 作 用 少 。 除 此 之 外 ， S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 还 是 松 果 体 素 合 成 所必 需 的 前 提 物 质 。 对 于 有 这 样 良 好 前 景 的 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 ， 我 们 正 在 研 究 新 的 发 酵 方 法 ，争 取 发 展 成 为 S-腺 苷 甲 硫 氨 酸 的 大 规 模 发 酵 培 养 ， 改 成 这 样 就 能 使 其 投 用 到药 物 以 及 其 他 更 多 的 科 研 方 面 ， 更 好 的 造 福 人 类 。.页眉.页脚五、附录：(图 1-1)(图 1-2)(图 1-3)(图 1-4)
