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海藻糖是在国际上最近开发的主要低聚糖之一。它具有低甜味,不损坏牙齿,无毒性,化学性质非常稳定,不会焦糖化等特性。海藻糖在生物体内除作为结构成分、提供能量外,最重要的作用是作为一种典型的应激代谢物,在干燥、低温、高渗等许多环境条件下保护生物体细胞的蛋白质、脂类、糖类、核酸等组分不受破坏,保护细胞免受伤害。海藻糖的这种保护特性使它在许多方面具有广泛的应用,如医学和微生物学中作为细胞防冻剂、作为化妆品的有效成分、作为诊断试剂和生物产品的稳定剂,甚至还可以用作新鲜食品的防腐剂。由于海藻糖有如此诱人的特性,很多科技工作者对其生产技术进行研究与开发。本研究通过对菌株H-16进行原生质体紫外诱变和筛选,能够提高菌株产海藻糖的能力。采用蜗牛酶对酵母菌进行去壁处理,进行酶浓度、酶解温度、酶解时间三因素三水平的正交试验,确定了原生质体形成的最佳酶解条件为:酶浓度1.5%、酶解温度30℃、酶解时间1.5h。在单因素试验中确定了最适β-巯基乙醇的处理量为β-巯基乙醇浓度0.2%、作用时间为10min;并确定最适渗透压稳定剂为KCl,在此条件下,原生质体的形成率为89.5%,再生率为16.2%。研究了产海藻糖酵母菌原生质体紫外线照射剂量和致死率的关系,得到紫外线对原生质体的致死率曲线,在20W紫外灯30cm处照射下,确定酵母菌原生质体紫外诱变剂量为50s,致死率为81.3%。以最适剂量对原生质体进行紫外诱变,在培养平皿中挑选出现较早、长势旺盛的菌落,然后进行分别摇瓶培养,选出海藻糖产量较高的酵母菌株。共筛选到203个菌株中,海藻糖含量较高的有8种。其中,诱变株UV-6产海藻糖量高达1971.8μg/mL。对高产突变株UV-3、UV-6、UV-7海藻糖高产菌株进行遗传稳定性的考察,其中,UV-3遗传稳定性较好。菌株UV-3产海藻糖达1867.4μg/mL,相对于出发菌株H-16的海藻糖产量862.8μg/mL提高了1.16倍。海藻糖发酵产量的提高需要通过发酵条件和培养基组成的优化来实现。首先经过单因素试验确定菌株UV-3的发酵产糖最佳温度为30℃、pH6.5、转速180rpm、在250mL三角瓶中装液量40mL、接种量8%、培养时间24h时,海藻糖的产量最高。由于培养基组成成分对菌种产糖的影响较大,因此运用四元二次旋转正交实验对产糖培养基组成进行系统优化,将单因素确定的培养基组成作为四元二次旋转正交实验的零水平,将优化后确定的回归方程经过F检验,说明回归方程拟合较好,可以通过优化培养基组成来控制海藻糖的产生,最终确定的优化发酵培养基组成为:蔗糖为2.61%、牛肉膏为0.53%、酵母膏为0.53%、MgSO4·7H2O为0.03%。在最适发酵条件下,海藻糖的产量在24h达到最大值,产糖量为3098.6μg/mL,较优化菌株的糖产量1231.2μg/mL提高了0.71倍。