[01359434]反式茴脑生物降解菌株的筛选及其发酵条件的优化

①课题来源与背景 《反式茴脑生物降解菌株的筛选及其发酵条件的优化》是广西壮族自治区教育厅下达的2017年广西高校中青年教师基础能力提升项目,项目编号为2017KY0288,项目承担单位为广西中医药大学。 ②研究目的与意义 反式茴脑深加工可合成茴香醛、茴香醇、茴香酸及其衍生物等一系列具有高附加值的香料和医药中间体。茴香醛、茴香酸天然提取量非常有限,化学氧化法、电解法和化学合成法等是目前反式茴脑深加工工艺,存在回收率低、污染严重、反应条件苛刻、设备要求高、工业化难等问题,因此迫切需要研究新的加工工艺。生物技术生产天然产品被认为最有前途的方法之一,其中微生物发酵工程技术的研究与应用最为广泛。本项目通过微生物发酵工程技术降解反式茴脑、转化合成茴香醛或茴香酸,主要包括通过富集培养、初筛和复筛筛选能够以反式茴脑为唯一碳源、相对高产茴香醛或茴香酸的菌株,应用生理生化试验和16SrDNA测序分析鉴定目标菌株;优化菌株降解反式茴脑的发酵条件,如碳源氮源的种类和浓度等培养基配方,底物浓度、温度、转速等培养条件,以提高反式茴脑降解率、茴香醛或茴香酸的生成率。这将为反式茴脑深加工新工艺提供参考依据,对我国合理高效利用产地原料、振兴八角茴香产业有重要研究意义。 ③主要论点与论据 本项目以特色香料作物八角及其环境样品为研究对象,采用微生物传统培养法,以反式茴脑作为唯一碳源,经过富集培养和分离纯化,通过薄层层析法初筛、高效液相色谱法复筛,获得降解反式茴脑生成茴香酸的菌株,通过16S rDNA测序并构建进化树进行亲缘性分析,共获得降解反式茴脑生成茴香酸菌株11株,其中相对高产茴香酸的菌株NT2初步鉴定为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）,该菌株反式茴脑降解率为45.41%,茴香酸摩尔生成率为21.80%、累积浓度为1.96g/L。利用单因素试验考察碳氮源种类及浓度、反式茴脑添加量、发酵温度、接种量、初始pH以及装液量对该菌株的茴香酸生成量、反式茴脑降解率的影响,通过Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验确定影响茴香酸生成量的显著因素并获取中心点,最后采用Box-Behnken模型进行响应面优化得到最佳发酵条件并验证。结果表明氯化铵浓度、初始pH和装液量是显著影响因素,最佳发酵条件为：柠檬酸钠10 g/L,氯化铵1.26 g/L,反式茴脑加入量1%,发酵温度30 ℃,接种量4%,初始pH 7.9,装液量42 mL/250 mL。优化后茴香酸生成量为7.24 g/L,为优化前的3.5倍,茴香酸摩尔生成率为80.72%,反式茴脑降解率为89.81%,分别提高了270.28%、97.78%。 ④创见与创新 目前国内外同类研究还比较少,本项目通过微生物传统培养法,筛选可降解反式茴脑高产茴香酸的菌株,并通过响应面法优化潜力菌株的发酵条件,为微生物转化法生产茴香酸提供菌种资源,为工业化生产茴香酸奠定基础,对反式茴脑的深加工具有重要意义。 ⑤社会经济效益,存在的问题 项目为基础研究,暂无取得社会经济效益。 ⑥历年获奖情况 无。