臺灣博碩士論文加值系統

本研究是利用真菌Aspergillus terreus ATCC 20542在28oC之二階段培養、並以5升醱酵槽之溶氧(DO)控制來檢測代謝物IA與lovastatin之生產(含兩者之消長關係)。實驗發現在不同的、但全程固定的DO控制條件下，IA與lovastatin之產量均以DO 20%之為最佳，其他產量依序為DO 30%、DO 40%、DO 10%，而且各控制條件下IA與lovastatin之產量均呈類比關係，暗示IA在此菌株代謝過程可能扮演合成lovastatin或提供官能基團的角色。進一步在不同時機溶氧控制(即DO 20% at 0-144 h)，在非0 h而在其他時機啟動的實驗組中發現醱酵液溶氧供應不足(即DO 2-5%)，此現象會使得液中pH值不升反降，可能因而導致代謝物(指IA或 lovastatin)生產之變動；此外，本研究也發現醱酵初期溶氧可使用率對此真菌代謝物IA生產之效應遠大於對lovastatin合成的影響。

Effects of DO on the production of co-metabolite, itaconic acid (IA), were investigated in the study, where a two-stage culture of Aspergillus terreus ATCC 20542 (a lovastatin-producing fungus) was conducted in a 5 L fermentor at 28oC. Both of the production of IA and lovastatin were optimized under a constant control of DO 20%, followed by DO 30%, DO 40% and DO 10%. The results implied that IA might play a role or act as a donor in the lovastatin synthesis by the fungus because a proportional production kinetics was found when the above mentioned DO control was applied. Furthermore, in the experiments of “DO 20% if initiated at a different timing (0-144 h)”, DO depletion (DO 2-5%) was observed at earlier stages of the fermentation; meanwhile, such a DO control was applied starting from 48-144 h. It was found that the fermentation broth pH was decreased, rather than increased; therefore, it night be possible that cell growth or metabolite production (IA or lovastatin) could thus be changed because of such alternation. Besides, effects of DO availability, especially in earlier stages, on the synthesis of IA had a much higher impact than that of lovastatin.

中文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅰ
英文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅱ
謝 誌‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ⅲ
主目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥IV
表目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥VII
圖目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥VIII

第一章 緒論
1.1前言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
1.2研究動機與目的‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4

第二章 文獻回顧
2.1真菌醱酵技術‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5
2.2膽固醇‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
2.3二次代謝產物Lovastatin(膽固醇抑制劑)
2.3.1 Lovastatin簡介‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16
2.3.2 Lovastatin的生合成途徑‥‥‥‥‥‥‥‥‥24
2.3.2 Lovastatin之生產‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
2.4共同代謝產物—衣康酸(Itaconic acid)
2.4.1衣康酸簡介‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
2.4.2衣康酸生合成途徑與生產‥‥‥‥‥‥‥‥‥36

第三章 材料與方法
3.1菌株‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥42
3.2實驗藥品及培養基
3.2.1實驗藥品‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
3.2.2菌株培養環境(含培養基)‥‥‥‥‥‥‥‥46
3.2.3發泡現象之改善‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥51
3.3實驗儀器設備‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥54
3.4分析方法
3.4.1 細胞乾重測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥56
3.4.2 pH值測量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥56
3.4.3二次代謝產物Lovastatin之萃取與分析‥‥‥57
3.4.4共同代謝產物IA之萃取與分析‥‥‥‥‥‥58
3.4.5 殘糖濃度分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥59

第四章 結果與討論
4.1固定的溶氧值控制實驗‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥61
4.2不同時機之最適溶氧值控制實驗‥‥‥‥‥‥‥‥66

第五章 結論與建議
5.1結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥70
5.2建議‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72

數據圖表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥73

參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥82
附錄
一、 Lovastatin濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥‥‥88
二、 Itaconic acid濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥‥89
三、 殘糖濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥90
註一：孢子濃度計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥91
註二：搖瓶實驗‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥92
註三：五升醱酵槽操作步驟‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥93
註四：pH sensor之校正‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥95
註五：DO sensor之校正‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥96

表目錄
表3.1實驗藥品‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
表3.2儀器設備‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥54

表一、不同溶氧條件之培養環境對A.terreus醱酵生產代謝物IA與lovastatin其最高產量比較表‥‥‥‥‥‥‥73

圖目錄
圖2.1 膽固醇結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
圖2.2 膽固醇的生合成路徑‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15
圖2.3紅麴色素的結構圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
圖2.4 Monacolins相關化合物之構造‥‥‥‥‥‥‥22
圖2.5 HMG-CoA的還原反應‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥23
圖2.6 Monacolin K建議合成路徑‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
圖2.7 Monacolin K的結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
圖2.8商品化的HMG-CoA reductase抑制劑之化學構造‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
圖2.9衣康酸生合成途徑‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38
圖3.1 Aspergillus terreus的菌絲形態‥‥‥‥‥‥‥43
圖3.2使用不同酵母萃取物添加濃度對產物lovastatin生產之影響‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52
圖3.3 5升醱酵槽操作之起泡現象‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
圖一、在不同溶氧條件下(DO 10-40%)與對照組200rpm之 (a) lovastatin (b) IA (c) pH (d) DCW (e) RSC趨勢變化圖。‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥76
圖二、攪拌與溶氧控制之關係圖(a)在不同溶氧條件下之轉速變化(b)對照組(200rpm)之溶氧變化趨勢。‥‥‥‥‥77
圖三、在不同時機(0-144 h)，以最適溶氧條件(DO 20%)條件下 (a) lovastatin (b) IA (c) pH (d) DCW (e) RSC之趨勢變化圖。‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥80
圖四、利用最適溶氧控制條件(即DO 20% (0 h))代謝生產 (a) Lovastatin (b) IA時，其產物比生產速率(SPR)對應細胞比生長速率(SGR)之變化圖。‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥81

附錄一、Lovastatin濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥‥88
附錄二、Itaconic acid濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥89
附錄三、殘糖濃度之校正曲線‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥90

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