向夢(mèng)雄，閆興，王常高，杜馨，林建國(guó)，蔡俊

（發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，湖北武漢430068）

玉米漿中金屬離子對(duì)三孢布拉霉發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響

向夢(mèng)雄，閆興，王常高，杜馨，林建國(guó)，蔡俊*

（發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，湖北武漢430068）

玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)加工所得的副產(chǎn)物，其含有蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分，被廣泛應(yīng)用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)中，但由于玉米漿包含有多種金屬離子，可能會(huì)影響微生物發(fā)酵生產(chǎn)的過程。本研究通過單因素試驗(yàn)法分別采用FeCl3、MnSO4、ZnSO4、CuSO4和CaCl2模擬玉米漿中存在的Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Ca2+的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)，研究了玉米漿中存在的部分金屬離子對(duì)三孢布拉氏霉菌合成β-胡蘿卜素的影響，研究發(fā)現(xiàn)一定濃度的Zn2+或Mn2+對(duì)三孢布拉氏霉菌合成β-胡蘿卜素有促進(jìn)作用；而不同濃度的Fe3+，Cu2+和Ca2+對(duì)β-胡蘿卜素合成存在抑制作用。本研究對(duì)以玉米漿為原料采用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素有一定的指導(dǎo)。

玉米漿；β-胡蘿卜素；三孢布拉氏霉菌；金屬離子

β-胡蘿卜素（β-carotene）是類胡蘿卜素的一種，也是一種橘黃色脂溶性化合物，廣泛存在于高等植物中（如綠色蔬菜、胡蘿卜、水果等）。一分子β-胡蘿卜素理論上可以從中心斷開轉(zhuǎn)化為兩分子視黃醇（維生素A），故其又常被稱為維生素A原。β-胡蘿卜素廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)與食品領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中作為一種高效的生理抗氧化劑，能夠用來抗腫瘤、抗衰老等，在食品領(lǐng)域里由于其無毒無害且著色能力良好被廣泛作為食品著色劑[1-3]。天然β-胡蘿卜素的生產(chǎn)方法主要有天然植物提取、鹽藻萃取和微生物發(fā)酵生產(chǎn)三種，由于微生物發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素不受環(huán)境條件的限制而被廣泛采用，目前工業(yè)上多采用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素，與其他菌種相比具有單位菌體量色素產(chǎn)量高、生物量較大的優(yōu)點(diǎn)[4-7]。

玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)加工所得的最重要的副產(chǎn)物之一，其組成較為復(fù)雜，包含有蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸和各種金屬離子等多種物質(zhì)，由于玉米漿包含豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，所以被廣泛應(yīng)用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)中[8]。目前，工業(yè)發(fā)酵中主要以三孢布拉氏霉菌發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素，但由于其培養(yǎng)基成分較為復(fù)雜，導(dǎo)致成本過高[9]，如果能以玉米漿為原料將可大大降低成本。玉米漿中的多種金屬離子如Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Ca2+等可能對(duì)三孢布拉霉發(fā)酵生產(chǎn)β-胡蘿卜素有不同的影響，本研究以三孢布拉霉正負(fù)菌為生產(chǎn)菌株，采用單因素實(shí)驗(yàn)探究不同金屬離子對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響，以期為利用玉米漿生產(chǎn)β-胡蘿卜素提供一定指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 菌種

三孢布拉氏霉菌（Blakesleatrispora）：正菌ATCC14271，負(fù)菌ATCC 14272均由本實(shí)驗(yàn)室保藏。

1.1.2 主要試劑

β-胡蘿卜素：荷蘭DSM公司；玉米漿：山東濰坊盛泰藥業(yè)有限公司；其他試劑均為分析純，購(gòu)于上海國(guó)藥集團(tuán)。

1.1.3 培養(yǎng)基（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）

斜面培養(yǎng)基：新鮮去皮馬鈴薯20%，葡萄糖2%，瓊脂2%，pH自然；

種子培養(yǎng)基：大豆粉3%，玉米粉3%，KH2PO40.1%，MgSO40.02%，VB10.001%，pH 6.5；

發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖9%，麩皮浸出液4%，大豆粉0.3%，大豆油1%，KH2PO40.1%，MgSO40.02%，VB10.001%，pH 6.5。

1.2 儀器與設(shè)備

GW-2000型可見分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；ZHWY系列雙層恒溫培養(yǎng)振蕩器：上海智城分析儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 斜面培養(yǎng)

三孢布拉霉正負(fù)菌分別接種至斜面培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)5 d。

1.3.2 種子培養(yǎng)

正負(fù)菌各取一環(huán)孢子接種至種子培養(yǎng)基中，種子培養(yǎng)基裝于250 mL三角瓶中，裝液量為50 mL，培養(yǎng)溫度28℃，搖床轉(zhuǎn)速200 r/min，正負(fù)菌培養(yǎng)時(shí)間分別為20 h和25 h。

1.3.3 發(fā)酵培養(yǎng)

將生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)期的正負(fù)菌株以1∶9的比例按6%的接種量接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，在培養(yǎng)溫度為28℃，搖床轉(zhuǎn)速180 r/min的條件下振蕩培養(yǎng)120 h。

1.3.4 生物量的測(cè)定

將發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液用雙層紗布過濾，清水沖洗后，放置于真空干燥箱中50℃烘干至恒質(zhì)量。

菌體生物量的計(jì)算公式如下：

菌體生物量（g/L）=（M1-M2）×20

式中：M1表示烘干后菌體和紗布質(zhì)量，g；M2表示紗布質(zhì)量，g；20表示將生物量單位由g/50 mL換算成g/L。

1.3.5 β-胡蘿卜素含量的測(cè)定

將真空干燥后所得干菌體，用研磨法粉碎細(xì)胞并過60～80目篩。精確稱取0.01 g的菌絲體粉末，將稱取的粉末加入50 mL石油醚避光萃取至無色，將萃取液稀釋至適當(dāng)倍數(shù)在波長(zhǎng)450 nm下用分光光度計(jì)測(cè)定其吸光度值，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出菌絲體中β-胡蘿卜素含量。

1.3.6 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取50 mgβ-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品，用石油醚溶解定容至50 mL，吸取1.0 mL此溶液加石油醚定容至100 mL，可得10 μg/mLβ-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)液。分別吸取10 μg/mL的β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)液0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL、3.0mL、3.5mL、4.0mL，用石油醚定容至25mL，得到質(zhì)量濃度梯度分別為0.2μg/mL、0.4μg/mL、0.6μg/mL、0.8μg/mL、1.0 μg/mL、1.2 μg/mL、1.4 μg/mL、1.6 μg/mL的β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)450 nm處，以石油醚為空白溶液分別測(cè)定各梯度標(biāo)準(zhǔn)液吸光度值，以吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得到回歸方程。

1.3.7 不同金屬離子對(duì)三孢布拉氏霉菌產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響

經(jīng)過分析得到玉米漿中各組分含量，其中Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、K+、Ca2+的質(zhì)量濃度分別為396 mg/kg、28.8mg/kg、61mg/kg、0.18mg/kg、3500mg/kg、15200mg/kg和440 mg/kg。玉米漿中Mg2+、K+是三孢布拉氏霉菌生長(zhǎng)所必需的，但Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等離子可能會(huì)對(duì)三孢布拉氏霉菌合成β-胡蘿卜素有影響。

（1）Fe3+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察Fe3+對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵的影響，玉米漿中Fe3+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為396 mg/kg。采用FeCl3模擬玉米漿中鐵離子濃度，F(xiàn)e3+含量分別選取100 mg/kg、200 mg/kg、300 mg/kg、400 mg/kg、500 mg/kg，發(fā)酵120 h后測(cè)定β-胡蘿卜素的產(chǎn)量和生物量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)平行。

（2）Mn2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察Mn2+對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵的影響，玉米漿中Mn2+含量為28.8 mg/kg。采用MnSO4模擬玉米漿中錳離子含量，Mn2+含量分別選取10 mg/kg、30 mg/kg、50 mg/kg、70 mg/kg、90 mg/kg。發(fā)酵120 h后測(cè)定β-胡蘿卜素的產(chǎn)量和生物量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)平行。

（3）Zn2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察Zn2+對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵的影響，玉米漿中Zn2+含量為61 mg/kg。采用ZnSO4模擬玉米漿中鋅離子含量，Zn2+含量分別選取20 mg/kg、40 mg/kg、60 mg/kg、80 mg/kg、100 mg/kg，發(fā)酵120 h后測(cè)定β-胡蘿卜素的產(chǎn)量和生物量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)平行。

（4）Cu2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察Cu2+對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵的影響，玉米漿中Cu2+含量為0.18 mg/kg。采用CuSO4模擬玉米漿中銅離子含量，Cu2+含量分別選取0.05 mg/kg、0.1 mg/kg、0.2 mg/kg、0.3 mg/kg、0.4 mg/kg，發(fā)酵120 h后測(cè)定β-胡蘿卜素的產(chǎn)量和生物量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)平行。

（5）Ca2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察Ca2+對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵的影響，玉米漿中Ca2+含量為440mg/kg。采用CaCl2模擬玉米漿中鈣離子含量，Ca2+含量分別選取200 mg/kg、400 mg/kg、600 mg/kg、800 mg/kg、1 000 mg/kg，發(fā)酵120 h后測(cè)定β-胡蘿卜素的產(chǎn)量和生物量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)平行。

2 結(jié)果與分析

2.1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖1。由圖1可知，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行線性回歸，得到回歸方程為y=0.257x+0.005，R2=0.998，表明二者線性相關(guān)性較好。

圖1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve ofβ-carotene

2.2 Fe3+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

不同F(xiàn)e3+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響結(jié)果見圖2。從圖2可知，加入Fe3+會(huì)抑制β-胡蘿卜素產(chǎn)的合成，并且隨著Fe3+含量的增加，F(xiàn)e3+對(duì)β-胡蘿卜素的抑制作用越強(qiáng)，特別是當(dāng)Fe3+的含量達(dá)到500 mg/kg時(shí)，β-胡蘿卜素的含量為（26.51±0.51）mg/L，較空白組下降了29.11%。不同F(xiàn)e3+濃度對(duì)菌體生物量影響不顯著。

圖2 不同F(xiàn)e3+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量及生物量的影響Fig.2 Effects of different concentration of Fe3+onβ-carotene and biomass

培養(yǎng)基中添加Fe3+抑制β-胡蘿卜素合成可能是過量Fe3+的加入加強(qiáng)了菌體中的氧化應(yīng)激反應(yīng)從而導(dǎo)致了β-胡蘿卜素產(chǎn)量的急劇減少，同時(shí)過量的Fe3+降低甲羥戊酸激酶的活性，甲羥戊酸激酶酶活的降低導(dǎo)致甲羥戊酸轉(zhuǎn)化5-磷酸甲羥戊酸的減少，進(jìn)而降低了β-胡蘿卜素的合成[10-11]。

2.3 Mn2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

不同Mn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響結(jié)果見圖3。由圖3可知，添加適量的Mn2+會(huì)刺激色素的合成。當(dāng)培養(yǎng)基中Mn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到50 mg/kg時(shí)菌體生物量達(dá)到最大，但菌體色素最大量是在Mn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70mg/kg時(shí)，此時(shí)β-胡蘿卜素含量為（63.91±1.92）mg/L，相比空白提高了51.06%。生物量隨著Mn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，其中除了Mn2+含量為50 mg/kg時(shí)菌體生物量是高于空白，其他組菌體生物量都是低于空白的，這說明過高或過低的Mn2+對(duì)菌體的生長(zhǎng)都有抑制作用。當(dāng)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mn2+時(shí)，菌體的β-胡蘿卜素的含量基本都是高于空白組，說明在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)Mn2+對(duì)β-胡蘿卜素的合成有促進(jìn)作用。

圖3 不同Mn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量及生物量的影響Fig.3 Effects of different concentration of Mn2+onβ-carotene and biomass

Mn2+可以使黑曲霉細(xì)胞壁的成分發(fā)生改變或使細(xì)菌細(xì)胞通透性發(fā)生改變[12]，由此可推斷Mn2+對(duì)三孢布拉氏霉菌生物量影響的主要原因可能是Mn2+造成了細(xì)胞表面的組成的改變，對(duì)菌體生物量產(chǎn)生了影響，并通過增加細(xì)胞膜的通透性使細(xì)胞可以更好吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了β-胡蘿卜素的合成。Mn2+的加入可能也提高了參與次級(jí)代謝的?；っ负王；o酶A（Coenzyme A，CoA）合成酶的活性，導(dǎo)致形成更多的乙酰CoA，這也就促進(jìn)了β-胡蘿卜素的合成[13]。

2.4 Zn2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

不同Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響結(jié)果見圖4。從圖4可知，依次向發(fā)酵培養(yǎng)基中添加不同含量Zn2+基本都能夠促進(jìn)β-胡蘿卜素的合成，當(dāng)培養(yǎng)基中Zn2+的含量達(dá)到60mg/kg時(shí)，β-胡蘿卜素的含量達(dá)到最大，色素含量相比空白提高了17.86%，達(dá)到（61.32±2.01）mg/L，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Zn2+對(duì)菌體的生物量影響并不顯著。

添加低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Zn2+，能夠顯著提高色素的合成，其原因可能是Zn2+是糖酵解關(guān)鍵酶的輔助因子，適量的Zn2+會(huì)提高一些鋅酶的活性，進(jìn)而對(duì)細(xì)胞代謝起到促進(jìn)作用，而過量的Zn2+對(duì)細(xì)胞存在毒害作用導(dǎo)致細(xì)胞活性降低，因而β-胡蘿卜素的產(chǎn)量略微有所下降[14]。

圖4 不同Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量及生物量的影響Fig.4 Effects of different concentration of Zn2+onβ-carotene and biomass

2.5 Cu2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

不同Cu2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響結(jié)果見圖5。從圖5可知，當(dāng)發(fā)酵培養(yǎng)基中添加了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cu2+時(shí)，菌體的生物量和色素含量都有所下降，當(dāng)培養(yǎng)基中Cu2+的含量達(dá)到0.3 mg/kg時(shí)，盡管菌體的色素含量與空白組基本相當(dāng)，但其生物量較空白下降了約6.63%，說明在此含量條件下Cu2+對(duì)菌體的生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用。在一定范圍內(nèi)，隨著Cu2+含量的增加，菌體的色素含量基本都出現(xiàn)不同程度的下降，總體上來說不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cu2+都會(huì)抑制菌體的生長(zhǎng)。

圖5 不同Cu2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量及生物量的影響Fig.5 Effects of different concentration of Cu2+onβ-carotene and biomass

據(jù)研究表明，類胡蘿卜素合成與脂肪酶活力有一定關(guān)系，提高脂肪酶活力可以促進(jìn)類胡蘿卜素的合成[15]，本實(shí)驗(yàn)中β-胡蘿卜素的合成受到抑制，這可能是因?yàn)榫w中脂肪酶活力雖得到一定提高，但由于三孢布拉氏霉菌合成β-胡蘿卜素涉及到多種酶促反應(yīng)，合成過程中利用合成酶、還原酶和異構(gòu)酶等多種酶，因而一種酶活力的提高可能并不促進(jìn)β-胡蘿卜素的合成，Cu2+可能在提高脂肪酶活力的同時(shí)抑制了其他酶的活性。菌體生物量的減少說明Cu2+可能對(duì)菌體細(xì)胞有毒性，抑制了菌體的生長(zhǎng)。

2.6 Ca2+對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響

不同Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三孢布拉氏霉菌發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的影響見圖6。從圖6可知，發(fā)酵培養(yǎng)基中添加了Ca2+對(duì)菌體的生長(zhǎng)基本無不利作用，菌體生物量平均提升約6.45%，但Ca2+卻對(duì)β-胡蘿卜素的合成有抑制作用，盡管添加400mg/kgCa2+時(shí)β-胡蘿卜素含量達(dá)到（62.8±1.81）mg/L，但這與未添加Ca2+時(shí)相比β-胡蘿卜素的含量低了約8.85%，并且隨著Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的添加β-胡蘿卜素的含量緩慢下降，這都說明Ca2+對(duì)β-胡蘿卜素合成有一定的抑制作用。

圖6 不同Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)β-胡蘿卜素含量及生物量的影響Fig.6 Effects of different concentration of Ca2+onβ-carotene and biomass

Ca2+可改變細(xì)胞膜的通透性，能夠調(diào)控細(xì)胞膜上物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，一定范圍內(nèi)增加Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了線粒體膜的膜電位，更利于ADP轉(zhuǎn)化為ATP，而ATP能夠?yàn)榧?xì)胞增值提供能量，進(jìn)而促經(jīng)了菌體的生長(zhǎng)[16]。Ca2+含量為1×10-3mol/L時(shí)對(duì)三孢布拉霉菌體中的脂肪酶活力有促進(jìn)作用，但當(dāng)含量＞4×10-3mol/L時(shí)，反而會(huì)表現(xiàn)出抑制作用[15]，因而當(dāng)Ca2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞200 mg/kg時(shí)，菌體中脂肪酶受到抑制，隨之類胡蘿卜素的含量下降。有研究發(fā)現(xiàn)添加一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Ca2+添加到根癌土壤桿菌（Agrobacterium tumefaciens）中，能夠增加輔酶Q10的合成[17]，本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)基中的Ca2+可能促進(jìn)了輔酶Q10的合成，輔酶Q10的合成需要3-異戊烯基焦磷酸，而3-異戊烯基焦磷酸是合成β-胡蘿卜素的前體，3-異戊烯基焦磷酸被用于合成輔酶Q10，進(jìn)而抑制了菌體中β-胡蘿卜素的合成。

3 結(jié)論

本研究通過分析得到玉米漿中金屬離子的含量，以金屬離子含量為基礎(chǔ)，通過單因素試驗(yàn)研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Ca2+對(duì)三孢布拉氏霉菌生物量和β-胡蘿卜素含量的影響，研究發(fā)現(xiàn)40～100 mg/kg的Zn2+和30～90 mg/kg的Mn2+對(duì)β-胡蘿卜素的合成有促進(jìn)作用；不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Fe3+、Cu2+和Ca2+基本都對(duì)β-胡蘿卜素的合成有抑制作用。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Fe3+和Cu2+對(duì)菌體的生長(zhǎng)有抑制作用，菌體生物量都出現(xiàn)一定程度的下降，而不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Zn2+和Ca2+基本對(duì)菌體生長(zhǎng)沒有影響，50 mg/kg的Mn2+能夠促進(jìn)菌體的生長(zhǎng)。本研究以三孢布拉霉正負(fù)菌為生產(chǎn)菌株，采用單因素實(shí)驗(yàn)探究不同金屬離子對(duì)β-胡蘿卜素合成的影響，為利用玉米漿生產(chǎn)β-胡蘿卜素提供一定指導(dǎo)。

[1]HU X M,SUN J,YUAN Q P.Improvedβ-carotene biosynthesis and genetranscriptioninBlakesleatrisporawitharachidonicacid[J].Biotechnol Lett,2012,34(11):2107-2111.

[2]YAN Z W,WANG C G,LIN J G,et al.Medium optimization using mathematical statisticsfor production ofβ-Carotene byBlakeslea trispora and fermenting process regulation[J].Food Sci Biotechnol,2013,22(6): 1667-1673.

[3]王雪.β-胡蘿卜素的研究進(jìn)展[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2013，5（5）：193-193.

[4]CHOUDHARI S M,ANANTHANARAYAN L,SINGHAL R S.Use of metabolicstimulatorsandinhibitorsforenhancedproductionofβ-carotene and lycopene byBlakeslea trisporaNRRL2895 and 2896[J].Bioresource Technol,2008,99:3166-3173.

[5]蒲乾坤，王婧，林高超.利用水-有機(jī)兩相體系提高三孢布拉霉菌合成β-胡蘿卜素水平的研究[J].中國(guó)釀造，2011，30（6）：54-57.

[6]周世水，姚汝華.利用鹽藻（Dunaliella）培養(yǎng)生產(chǎn)β-胡蘿卜素[J].生物學(xué)雜志，1997，16（6）：15-18.

[7]MANTZOURIDOU F,ROUKAS T,KOTZEKIDOU P.Effect of the aeration rate and agitation speed onβ-carotene production and morphology ofBlakeslea trisporain a stirred tank reactor:mathematical modeling[J]. Biochem Eng J,2002,10(2):123-135.

[8]LIGGETT R W,KOFFLER H.Corn steep liquor in microbiology[J]. Bacteriological Reviews,1948,12(4):297-308.

[9]尹金鳳，王志軒，吳欣森，等.三孢布拉氏霉發(fā)酵產(chǎn)β-胡蘿卜素的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2014，35（13）：316-325.

[10]WANG J F,LIU X J,LIU R S,et al.Optimization of the mated fermentation process for the production of lycopene byBlakeslea trispora NRRL 2895(+)and NRRL 2896(-)[J].Bioproc Biosyst Eng,2012,35 (4):553-564.

[11]NANOU K,ROUKAS T.Oxidative stress response ofBlakeslea trispora induced by iron ions during carotene production in shake flask culture [J].Appl Biochem Biotechnol,2013,169(8):2281-2289.

[12]華艷艷，孫玉梅，曹芳，等.金屬離子對(duì)紅發(fā)夫酵母的生長(zhǎng)，細(xì)胞形態(tài)及蝦青素合成的影響[J].食品科學(xué)，2006，27（3）：137-141.

[13]康源，王永紅，莊英萍，等.Mn2+對(duì)必特螺旋霉素產(chǎn)生菌代謝和必特螺旋霉素合成的影響[J].微生物學(xué)報(bào)，2005，45（1）：81-85.

[14]王華，李靜，王冬梅，等.金屬離子對(duì)斯達(dá)油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)油脂的影響[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2010，10（2）：67-72.

[15]劉海麗，余曉斌.三孢布拉霉中類胡蘿卜素合成與脂肪酶活力的關(guān)系[J].工業(yè)微生物，2008，38（3）：17-21.

[16]張偉瓊，聶明，王慧，等.金屬離子對(duì)熒光單假胞菌P13生長(zhǎng)及抗真菌素合成的影響[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，36（2）：77-81.

[17]HA S J,KIM S Y,SEO J H,et al.Ca2+increases the specific coenzyme Q10 content inAgrobacterium tumefaciens[J].Bioprocess and Biosystems Engineering,2009,32(5):697-700.

Effect of metal ions from corn steep liquor on producingβ-carotene byBlakeslea trispora

XIANG Mengxiong,YAN Xing,WANG Changgao,DU Xin,LIN Jianguo,CAI Jun*
(Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),College of Bioengineering,Hubei University of Technology, Wuhan 430068,China)

Corn steep liquor is a by-product of the corn starch production industry,it contains protein,vitamins,amino acids,and so on.Corn steep liquor is widely used in the production of microbial fermentation,but it also contains a variety of metal ions,which probably affect microbial fermentation production process.Using FeCl3,MnSO4,ZnSO4,CuSO4and CaCl2respectively to simulate Fe3+,Mn2+,Zn2+,Cu2+and Ca2+contained in corn steep liquor,the effect of metal ions from corn steep liquor on producingβ-carotene byBlakeslea trisporawas studied by single factor experiment. The results showed thatβ-carotene biosynthesis was stimulated by Zn2+and Mn2+inB.trispora.Different concentrations of Fe3+,Cu2+and Ca2+had the inhibition effect onβ-carotene synthesis.This work could provide certain guidance by using corn steep liquor as raw materials to produceβ-carotene byB.trispora.

corn steep liquor;Blakeslea trispora;β-carotene;metal ions

Q815

A

0254-5071（2014）11-0070-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.11.016

2014-09-24

湖北省自然科學(xué)基金（2009CDA059）

向夢(mèng)雄（1989-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸锇l(fā)酵工程。

*通訊作者：蔡?。?968-），男，教授，博士，研究方向?yàn)槲⑸锇l(fā)酵工程。