摘 要

本文主要研究了一株戈登氏菌R15的形态、生理生化特性和最适生长条件，以及其代谢产物提取和代谢产物特征。

通过单因素分析实验结果可以确定，R15的最适培养环境条件分别为：培养温度30℃、接种量5%、摇床工作转速100rpm、pH为自然。观察到菌株R15 细胞呈短棒杆形，通过细菌的生理生化实验可以判断，R15为革兰氏阳性菌，细胞内无芽孢，且菌株R15是一种专性好氧菌，代谢葡萄糖产酸，吲哚试验阴性。对细胞碎片中的色素进行提取，对色素提取液进行了全波长扫描，菌株R15的色素提取液中色素最大吸收波长为450.7nm，β-胡萝卜素的最大吸收波长为450.30nm，综合测试结果，认为代谢产物中含有β-胡萝卜素。

本文对R15菌株的最适生长条件和代谢产物特征有了初步了解，并探索了分析色素的方法，有助于对此类菌株的更进一步研究。

关键词：戈登氏菌；发酵；类胡萝卜素；代谢产物

Abstract

In this paper, the morphology, physiological and biochemical characteristics, the optimum growth conditions, the extraction of metabolites and the characteristics of metabolites of a strain of Gordon's R15 were studied.

The optimal culture conditions of R15 were determined by single factor experiment as follows: temperature 30 ℃, inoculation amount 5%, rotating speed of shaking table 100 rpm, pH as natural. It was observed that R15 cells were rod-shaped. According to the physiological and biochemical experiments, R15 was a Gram-positive bacteria, and there was no spore in the cells. Moreover, R15 was a specific aerobic bacteria, which metabolized glucose and produced acid, and indole test was negative. The maximum absorption wavelength of pigment in the pigment extract of strain R15 was 450.7nm, and that of β- carotene was 450.30nm. According to the comprehensive test results, β - carotene was found in the metabolite.

In this paper, we have a preliminary understanding of the optimal growth conditions and the characteristics of metabolites of R15 strain, and explore the methods of pigment analysis, which is helpful for the further study of this kind of strain.

Key Words：Gordonia; fermentation;carotenoids; metabolites

目录

第1章 绪论 5

1.1 戈登氏菌 5

1.2 类胡萝卜素 5

1.3 类胡萝卜素的合成途径 6

1.4 类胡萝卜素的提取 7

1.5 相关研究进展 8

第2章 材料与方法 10

2.1 实验材料 10

2.1.1 菌种来源 10

2.1.2 培养基 10

2.1.4 实验仪器 10

2.1.5 实验设备 10

2.2 R15菌株的形态特征和生理生化特性 11

2.2.1 实验目标 11

2.2.2 实验方案 11

2.3 R15菌株生长条件的研究 11

2.3.1 实验目标 11

2.3.2 实验方案 11

2.4 色素提取液的全波长扫描光谱 14

第3章 数据处理 16

3.1 菌种的形态及其生理生化实验 16

3.2 R15菌株的最适生长条件 16

3.2.1 培养温度因素 16

3.2.2 接种量因素 16

3.2.3 pH因素 17

3.2.4 溶解氧量因素 18

3.3 色素提取液的全光谱扫描光谱 19

第4章 结论 21

第5章 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1.1 戈登氏菌

戈登氏菌最早被发现是在1971年Tsukamura从呼吸道疾病患者的痰中分离出的菌株，并将其命名为Gordona bronchialis^[1]。而后于1997年正式改名为Gordonia^[2]。

戈登氏菌为好氧菌，好气生长，属于革兰氏阳性菌，其G C含量约在64-69%。细胞形态比较简易，呈短杆状，不产生气生菌丝和孢子丝，且轻微抗酸、无鞭毛不游动。一般的培养温度为28℃到37℃，在45℃下不能生长。

戈登氏菌分布范围广泛，有的寄生于人体之中，还有的生存在土壤、污水、油井等各种自然环境中^[3]。自然界大多数大分子化合物如芳香烃类化合物,可以被戈登氏菌的部分菌种降解，这有益于物质循环和能量的多级利用^[4]，有助于人类营造更好的生活环境。

以往的研究表明，放线菌中的戈登氏菌可以产类胡萝卜素^[5]。戈登氏菌不会因产生菌丝而影响色素生产效率，且相比于其他菌株，其发酵产类胡萝卜素的产量更高，对地域等环境因素依赖性不强，对于碳源和氮源等培养条件并不苛刻，适合大规模培养且产品安全性高，是一类优秀的类胡萝卜素生产菌^[6-8]。戈登氏菌同时还是条件致病菌，能够引发多种人类疾病，如呼吸道类疾病、大脑脓肿等，因此在实验过程中要注意个人防护，避免被其感染。

1.2 类胡萝卜素

类胡萝卜素（Carotenoids）是一类天然色素的总称^[9]，其颜色主要取决于分子内共轭双键的数目及一些官能团的影响，一般呈黄色、橙色或红色 ^[10]。因其最早是被化学家从胡萝卜根部中分离得出，故以“胡萝卜素”命名^[11]，后期因一系列相似的天然色素被陆续发现，又被命名为“类胡萝卜素”。类胡萝卜素具有着色力、丰富的生物活性以及多种有益功效，在食品制造工业、医药以及化妆品等领域被广泛应用。一些高等植物和原生生物可以体内类胡萝卜素，但是动物无法直接合成类胡萝卜素，一般是通过食物链的摄取和转化后才能获得类胡萝卜素。

根据结构不同，类胡萝卜素可以被分为胡萝卜素和叶黄素两类。类胡萝卜素是脂溶性色素，熔点高，在常温和常压下其存在状态为固定晶体，不溶于水但可溶于大部分有机溶剂。类胡萝卜素化合物遇光、酸、氧以及高温条件时容易发生降解，也有一部分在碱性环境中也会降解，因此在色素提取的环节上要注意避免类胡萝卜素被氧化或降解。