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辅酶Ql0(Coenzyme Q10,简写为CoQ10),又称泛醌,化学名称为2,3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊烯基-1,4-苯醌。广泛存在于酵母、植物叶子和种子及动物的心脏、肝脏和肾脏中,是细胞呼吸链上的一种递氢体,是细胞自身产生的天然抗氧化剂、细胞代谢激活剂,具有抗氧化性、消除自由基、提高机体免疫力、抗衰老等功能。广泛应用于各类心脏病、癌症、急慢性肝炎、帕金森症等疾病的治疗。本文对根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)诱变株AT-N10和深红红螺菌(Rhodopseudomonas rubrum)1.5005的原生质体制备和融合条件进行了研究,筛选出一株辅酶Q10产量较高的菌株A-Rh15,以期为进一步扩大辅酶Q10生产规模提供基础数据和试验指导。主要研究内容和结果如下:
(1)分别确定了AT-N10和Rh1.5005的原生质体制备和再生适宜条件。根癌土壤杆菌原生质体制备和再生的适宜条件:菌龄13.5h;高渗溶液0.8mol/L的NaCl;酶解时间75min;酶解温度35℃;溶菌酶浓度0.2mg/ml;深红红螺菌原生质体制备的和再生适宜条件:菌龄45h;高渗溶液0.5mol/L的蔗糖和0.02mol/L的MgCl2·6H2O:酶解时间60min;酶解温度37℃;溶菌酶浓度3mg/L。
(2)确立了AT-N10和Rh1.5005菌株的原生质体灭活适宜条件:深红红螺菌在60℃灭活20min后,根癌土壤杆菌在55℃分别灭活灭活30min后,在32℃进行PEG融合,或进行电融合;深红红螺菌紫外灭活400s、根癌土壤杆菌紫外灭活320s后,在32℃进行PEG融合,或进行电融合。
(3)以根癌土壤杆菌AT-N10和深红红螺菌Rh1.5005为亲本,经过原生质体双亲灭活和融合,经过摇管初筛和摇瓶发酵复筛之后,筛选出一株性能比出发菌株显著提高的菌株A-Rh15,其辅酶Q10产量15.0278mg/L,较出发株提高156.46%;每克干细胞含辅酶Q102.8145 mg,较出发株提高69.53%。菌株经5次和10次传代培养,辅酶Q10产量分别下降0-3%和0.3%。A-Rh15是一株性状较稳定的优良菌株。
(4)应用Plackett-Burman试验设计和Box-Behnken响应面分析方法对突变株A-Rh15的培养条件进行了系统研究,得到了优化的培养基组成:酵母膏14.585g、CH3COONa·3H2O1.448g、KH2PO40.802g、NaC10.292g、葡萄糖10g、蛋白胨5g、琥珀酸钠1g、 Na2S2O3·5H2O0.1g、KEHPO41g、(NH4)2SO41g、MgSO4·7H2O0.7g、CaCl2·2H2O0.05g、维生素混合物1ml、微量元素液1ml、蒸馏水1L、PH6.7。优化后培养基菌体生物量达到8.5415g/L,比优化前的5.34g/L提高了59.97%。