固态发酵法制备α-酮戊二酸及发酵产物的功能验证

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α-酮戊二酸(alpha ketoglutarate,AKG)是三羧酸循环和谷氨酸代谢的重要中间产物,不仅在促进蛋白质合成、促进成骨、延缓衰老和抗癌症等方面具有重要作用,而且也广泛应用于化学合成产业。目前,AKG化学合成路线繁琐,且副产物多,工业化生产容易导致环境污染。利用微生物发酵生产AKG是一种快捷、绿色的方法。在液体发酵过程中,已有报道通过硫胺素缺陷型和氮源饥饿引起的AKG过量积累。但在固态发酵中大量生产AKG的工艺尚未见资料报道。本文对比了9种常规发酵菌株(包括乳酸菌、酵母菌和曲霉菌等),并筛选出一株能产生AKG的枯草芽孢杆菌菌株。采用拉丁方设计对其固态发酵条件进行了优化,确定发酵参数为:豆粕:玉米粉:麸皮=6:1:3;发酵时间48小时;料水比为1:0.8。进一步使用代谢物(琥珀酸)调控发酵过程,发现在添加1%琥珀酸时,AKG的得率可以达到0.3%。随后采用动物试验,在日粮中添加5%富含AKG的发酵物饲喂小鼠,研究其对动物生长、肠道健康和免疫能力的影响。结果发现:富含AKG的发酵物有降低小鼠体重与体增重的趋势,且能显著增加小鼠的比目鱼肌重量(P<0.05),显著降低小鼠的褐色脂肪重量(P<0.05)。富含AKG的发酵物对小鼠回肠和空肠的绒毛长度与隐窝深度无显著影响,但能显著增加小鼠脾脏重量(P<0.05),且有增加胸腺重量的趋势(P=0.057)。血常规和免疫学指标结果表明,富含AKG的发酵物能显著降低小鼠血液中中性粒细胞百分率(P<0.05),显著提高小鼠血液中淋巴细胞百分率(P<0.05)和红细胞平均血红蛋白浓度(P<0.05),而且还能显著增加小鼠单核-巨噬细胞的吞噬功能(P<0.05)。本研究是对固态发酵法生产AKG的积极探索,同时也为靶向代谢中间产物发酵饲料的生产应用提供一定参考价值。
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