摘 要

本课题利用添加前体来促进纳豆芽孢杆菌发酵生产维生素K2进行研究，通过添加不同种类浓度的前体，不同添加时间以及经过物理方法处理（超声）和化学方法处理（表面活性剂如司班60,吐温80，大豆油等）来促进细胞对前体的吸收。结果显示，异戊二烯、1,4-二羟基-2-萘甲酸和甲萘醌（VK3）分别使维生素K2的产量提高了23.41%，18.16%和32.58%。复合前体10 mL/L异戊二烯和2.4 mg/L甲萘醌条件下，维生素K2的产量达到20.19mg/L。复合前体于24h添加有利于产物合成。表面活性剂司班60可增加细胞对前体的吸收，使产量提高了9.5%。因此，筛选高产维生素K2的前体并筛选出最佳添加时间与浓度，对维生素K2生产菌和发酵条件优化的研究具有十分重大的意义，为后续产维生素K2水平的提高奠定基础。

关键词:前体 纳豆芽孢杆菌 维生素K2 超声..

Research on Vitamin K2 by Microorganism Fermentation with Bacillus natto through Adding Precursors

Abstract

The study was aimed at adding precursors to promote the production of vitamin K2 by the fermentation of Bacillus natto. Different concentration of precursors, adding time, physical treatment (ultrasound) and chemical methods (surfactants such as span 60, tween 80, soybean oil, etc.) was studied to promote the absorption of precursor by cells. The results showed that vitamin K2 yield of isoprene, 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid and menadione (VK3) was respectively 23.41%, 18.16% and 32.58% higher than that of control. Under the condition of mixed precursors of 10 mL/L isoprene and 2.45 mg/L menadione, vitamin K2 production reached 20.19 mg/L. In addition, the mixed precursors added in 24 h was beneficial to vitamin K2 synthesis. Moreover, surfactant span 60 could increase the absorption of precursors by cells, which increased vitamin K2 yield by 9.5%. Therefore, it is very important for the study of vitamin K2 and the optimization of fermentation conditions to select the best kind and concentration of precursors, as well as the best adding time, which laid the foundation of the improvement of vitamin K2 production for subsequent.

Key Words: Precursors;Bacillus natto;Vitamin K2;Ultrasonic

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1维生素K2概述 1

1.1.1 维生素K2简介 1

1.1.2 维生素K2的生理功能 1

1.1.3 维生素K2的应用前景 1

1.2研究进展 2

1.3维生素K2代谢机理 3

1.4本课题研究的目的及意义 4

第二章 实验材料与方法 6

2.1实验材料 6

2.1.1菌种 6

2.1.2实验试剂 6

2.1.3实验仪器 7

2.1.4培养基 8

2.2分析方法 8

2.2.1甘油滴定 8

2.2.2生物量测定 8

2.2.3维生素K2的检测方法 9

第三章 结果与讨论 10

3.1不同种类、不同浓度前体对发酵的影响 10

3.2复合前体对发酵的影响对发酵的影响 15

3.3复合前体添加时间的影响 17

3.4复合前体超声处理及添加表面活性剂对发酵的影响 18

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1维生素K2概述

1.1.1 维生素K2简介

天然存在的维生素K根据其结构可分为两大类：维生素K1和维生素K2。维生素K1（phylloquinone，叶绿醌）主要由植物产生，维生素K2(menaquinone简写为MK )的化学结构式是2-甲基-3-烷基-1，4-奈醌，主要是由微生物产生。依据C-3上异戊二烯侧链长度的不同，MK共有14种，以MK-n表示，其中n指的是侧链上异戊二烯单元的个数，维生素K2是淡黄色晶体，由于其促进凝血的特性而被丹麦科学家Henrik Dam于1929年发现，维生素K因而又名为凝血维生素。随后人们又发现维生素K与骨骼的新陈代谢有关， 其中维生素K2作用更显著， 因此1995年日本首次将维生素K2作为治疗骨质疏松药物应用^[1]。

图1 维生素k2分子结构式

1.1.2 维生素K2的生理功能

1）治疗维生素k2缺乏性出血症，促进凝血酶原的形成，加速凝血，维持正常的凝血时间^[2]。

2）可以预防肝硬化进展为肝癌，治疗和预防骨质疏松症，可促进生成骨蛋白质，再与钙共同生成骨质，防止骨折。

3）促进以神经生长因子为媒介的pc12d细胞的轴突生长维生素K2还有促进凝血、改善动脉硬化的作用。

4）具有利尿、强化肝脏的解毒功能，并能降低血压。

1.1.3 维生素K2的应用前景

维生素K2作为新的一种由纳豆芽孢杆菌大豆固体发酵所产生的用于治疗和预防骨质疏松症的制品，在日本被准为新药^[3]。作为天然产品维生素K2已经在挪威，芬兰，瑞典等地应用，最近已进入到美国市场，作为预防和治疗骨质疏松症，预防动脉管壁的钙化症等。

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