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研究生： 劉昌峰
Chang-Feng Liu
論文名稱： 探討不同培養基組成對光合菌Rhodobacter sphaeroides生產Coenzyme Q10之研究
指導教授： 徐敬衡
Chin-Hung Shu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 化學工程與材料工程學系
Department of Chemical & Materials Engineering
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 58
中文關鍵詞： 碳氮比 、coenzyme q10 、光合菌
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    • 因為Coenzyme Q10 (CoQ10)具有抗氧化及治療心血管疾病的效果，使得近來受到許多的注意，而光合菌Rhodobacter sphaeroide CCRC13100除了具有產氫的能力外，也具有生產CoQ10的能力。本研究以不同的碳氮比對光合菌生產CoQ10加以探討。
    本研究主要分為兩部份：試管實驗及醱酵槽實驗。第一部份為試管實驗，在單一氮源部份：利用碳源(葡萄糖)和不同氮源(yeast extract、peptone、硫酸銨) 及不同的碳氮比的搭配，找出最適合菌體生長及產物生成的氮源及碳氮比。在複合氮源部份：在單一氮源存在下，添加不同濃度的硫酸銨，以提高單位菌體產物轉化率。第二部份為醱酵槽實驗，在攪拌式醱酵槽中，固定硫酸銨濃度，以葡萄糖和酵母萃取物作為主要的碳源及氮源，探討不同碳氮比對產物生成動力學的影響。
    在單一氮源中，碳氮比(C：N)由27:1、5.4:1、2.7:1、1.9:1到1.4:1，以最大濃度10g/L的yeast extract(碳氮比為1.4:1)，其單位菌體產物轉化率Yp/x為最高，為9.80 mg CoQ10/g biomass。在複合氮源方面，硫酸銨的添加有助於提高單位菌體產物轉化率Yp/x，而添加硫酸銨濃度愈高，單位菌體產物轉化率Yp/x也會隨之增加。其中以2.5 g/L yeast extract (碳氮比為5.4:1)添加10g/L硫酸銨的單位菌體產物轉化率Yp/x為最高，其值為7.83 mgCoQ10/g biomass。而以2.5 g/L peptone(碳氮比為3.3:1)添加10g/L硫酸銨的單位菌體產物轉化率Yp/x比不添加硫酸銨的單位菌體產物轉化率Yp/x提高2.4倍為最高。
    在醱酵槽部份，高濃度硫酸銨存在時，在yeast extract 濃度為2g/L時(碳氮比為6.8：1)，最有利於產物生成，其單位菌體產物轉化率Yp/x最高為22.56 mg CoQ10/ g bomass。在yeast extract 濃度為3g/L (碳氮比為4.5：1)，最利於菌體生成，其最大單位基質菌體轉化率Yx/s和比生長速率分別為0.57 g biomass/ g glucose、0.134 h-1。在動力學方面，在高濃度的硫酸銨存在下，源加適當的碳氮比(6.8:1)，可以得到最大的單位菌體產物轉化率。

    第一章 緒論 1 1.1 研究動機與背景 1 1.2 研究目的 2 第二章 文獻回顧 3 2.1光合菌簡介與應用3 2.2 CoQ10的簡介 7 2.2.1 CoQ10的發現7 2.2.2導致CoQ10缺乏的原因8 2.2.3 CoQ10的作用 8 2.3 ubiquinone的合成11 2.4 CoQ10的生產方式與影響因子13 2.4.1 CoQ10的生產方式13 2.4.2 影響CoQ10產量的因子14 2.4.2.1 添加nutrient的影響15 2.4.2.2 添加金屬離子的影響15 2.4.2.3 添加胺基酸的影響16 2.4.2.4 碳氮比的影響16 2.4.2.5 添加其他物質和照光條件的影響17 2.5 CoQ10的生產動力學探討22 第三章 實驗材料與方法25 3.1 論文架構 25 3.2實驗材料 26 3.2.1 實驗菌株 26 3.2.2 實驗藥品 26 3.2.3 實驗儀器與設備27 3.3 實驗方法 27 3.3.1 菌種保存 27 3.3.2 菌種之活化 28 3.3.3 種瓶之製備 28 3.3.4 碳氮比之計算 28 3.3.5 平板培養基 29 3.3.6 搖瓶培養基 29 3.3.7 醱酵槽培養基 30 3.3.8 生長曲線的測定31 3.3.9 葡萄糖的分析 31 3.3.10 CoQ10的分析 32 3.3.10.1 CoQ10的檢量線32 3.3.10.2 CoQ10含量的分析33 3.3.11 氨離子濃度分析34 3.4 試管實驗 35 3.4.1 單一氮源－不同碳氮比35 3.4.1.1以yeast extract為主要氮源36 3.4.1.2以peptone為主要氮源36 3.4.1.3以硫酸銨為主要氮源36 3.4.2 複合氮源－硫酸銨的影響37 3.5 醱酵槽實驗 37 第四章 實驗結果與討論38 4.1 試管實驗 38 4.1.1單一氮源－不同碳氮比38 4.1.1.1 不同yeast extract濃度的影響39 4.1.1.2 不同peptone濃度的影響40 4.1.1.3 不同硫酸銨濃度的影響41 4.1.2複合氮源－硫酸銨的影響 42 4.1.2.1 在固定yeast extract 濃度下， 添加不同濃度硫酸銨的影響 42 4.1.2.2 在固定peptone濃度下， 添加不同濃度硫酸銨的影響 42 4.1.3 單一氮源與複合氮源的比較45 4.2 醱酵槽實驗 48 4.2.1 在固定硫酸銨濃度下， 不同碳氮比對轉化率的影響 51 4.2.2 在固定硫酸銨濃度下， 不同碳氮比對動力學的影響 53 第五章 結論與建議 56 5.1 結論 56 5.2 建議 57 參考文獻 58

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