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透明质酸(HyaluronicacidorHyaluronan,简称HA)是一种由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖为重复单位,通过β(1-3)和β(1-4)糖苷键交替连接而成的直链高分子粘多糖,具有独特的“锁水”功能。HA在化妆品、外伤及关节和眼科手术、眼药水等方面有广泛的应用。
兽疫链球菌WSH24是本研究室最近选育的高产透明质酸菌株,本研究的目的就是优化该菌株的营养及培养环境条件。通过摇瓶阶段碳源、氮源等的选择,优化发酵培养基;以工业化为目标,进行了发酵生产透明质酸从实验室规模到7L小试,再到1500L中试规模放大试验,考察了营养条件及环境条件对兽疫链球菌WSH24合成透明质酸的影响。主要研究结果如下:
1.对菌株WSH24的发酵培养基进行了优化。通过实验选择了合适的碳源、氮源及对透明质酸合成有重大影响的金属离子和环境条件,确定了发酵培养基的配方及发酵环境条件。发酵培养基配方为(g/L):葡萄糖50,蛋白胨10,酵母粉10,MgSO4·7H2O2。发酵初始pH值为7.0,培养温度为37℃。2.摇瓶阶段发酵条件优化后进行了7L发酵罐的小试。7L发酵罐的小试发现供氧是发酵过程的关键因素。1.2vvm的通气量和200rpm的搅拌速率,能够满足兽疫链球菌WSH24发酵产透明质酸对氧的需求,透明质酸最高产量达到5.3g/L,分子量最高达到1.88×106Da。
3.研究了7L发酵罐中初糖浓度及氮源浓度对透明质酸产量及分子量的影响,初始葡萄糖浓度为65.8g/L、酵母粉浓度为10g/L、蛋白胨浓度为10g/L时最有利于透明质酸的合成,透明质酸产量达到5.9g/L,分子量最高达到1.90×106Da。
4.根据7L发酵罐中的研究结果,将透明质酸发酵过程进一步放大到1500L中试规模,透明质酸产量达到5.0g/L,分子量达到1.80×106Da。