摘要
槐糖脂（Sophorolipids）是由白色假丝酵母（Candida albicans）经好氧发酵过程生成的胞外次级代谢产物，具有低毒性、环境兼容性、表面活性、抑菌性等优良品质，是极具应用前景的生物表面活性剂。然而由于槐糖脂的发酵成本较高限制了其工业化应用。本论文重点进行了发酵工艺优化、代谢组学分析以及发酵分离耦合分离系统研究。 通过对槐糖脂发酵过程分段控制优化，获得摇瓶最优产量111.66 g/L，相比于优化前提高了24%；完成了5 L发酵罐条件下的发酵动力学模拟，证明槐糖脂发酵属于部分生长偶联型。开发出葡萄糖与蔗糖质量比为1:1的复合亲水碳源的发酵配方，5 L发酵罐分批发酵，产量达164.7 g/L，产量和底物转化率较优化前分别提高13.8%和14.4%。通过复合亲水碳源的流加发酵，槐糖脂产量达到190.5 g/L。 通过对四种发酵培养基配方G90O90、G45O45、G90C90以及G45C45条件下的发酵进行代谢组学分析，确定柠檬酸是鉴别白色假丝酵母发酵培养基适宜组成的生物标记物，草酰乙酸为潜在的生物标记物。基于氨基酸含量变化分析可知，与糖异生作用相关紧密的丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、丝氨酸以及甘氨酸可以作为菌体胞内代谢活跃与否的重要参考；7-磷酸景天庚酮糖完全相反的浓度水平是鉴定槐糖脂生产环境是否适宜的最好生物标记物。 设计完成一种新型的槐糖脂发酵分离耦合系统，完成了槐糖脂的两级分离及酵母菌体的循环利用。在该系统条件下，产物纯度由60%提高至74%；产率由1.51 g/l·h提升至1.59 g/l·h；最大菌体浓度增幅超10%，达到67.96 g/L；发酵周期由320 h缩短至300 h之内。此设计可为槐糖脂的工业化生产设备提供改良思路。
NETL