利用本土嗜鹽海洋球菌Marinococcus sp.醱酵生產肌膚抗皺成分Ectoine之研究

本研究所使用之菌株Marinococcus sp.係由台灣南部高鹽環境下篩選而得，且經菌種分析後確定其為一新穎之菌株。而Marinococcus sp.之產物透過13C-NMR、1H-NMR與FAB-MS之分析確定其為ectoine。當Marinococcus sp.培養於初始之複合培養基 (YCMS) 時，其ectoine產量僅有0.4 g/L，但經由培養條件最適化並利用回應曲面法 (Response surface methodology，RSM) 進行培養基最適化探討後，除ectoine產量可高達3.5 g/L之外，產率更達2.3 g/L/Day之多。 之後，透過不同醱酵策略之結合對於ectoine之生產更有進一步之突破。首先，針對Marinococcus sp.在環境滲透壓急遽下降時進行探討，結果顯示，除細胞不會因滲透壓之急遽改變而破裂或萎縮外，同時，細胞內所累積之ectoine更能釋放至環境中。因此，利用特性所進行之連續萃取醱酵策略，已將ectoine產率提升至超過3.0 g/L/Day；另外，於重複批次策略中，Marinococcus sp.培養至93小時更有最高產量達7.0 g/L。而將上述兩策略進行結合之兩階段醱酵生產策略，ectoine最高產量仍然可高達6.0 g/L，但在產率方面已比單階段之策略更大幅提升至10.0 g/L/Day之多，且Marinococcus sp.在經過多次萃取與長時間培養後，依然可維持菌體量與生產ectoine之活性，此對於未來若要大量且連續生產ectoine將會是一大優勢。 最後，本研究以5 L醱酵槽進行製程放大，而批次醱酵之結果顯示，不論是利用轉速或純氧控制溶氧 (dissolved oxygen，DO)，當Marinococcus sp.培養至30小時左右ectoine產量皆可達3.3 g/L之多，至於ectoine產率與content則大約為2.6 g/L/Day與11 %，這些結果皆與搖瓶實驗具有一致性。此外，結合pH與DO作為yeast extract饋料時機之饋料批次醱酵策略，ectoine產量於Marinococcus sp.培養34小時後更高達5.6 g/L，ectoine產率則有3.9 g/L/Day之多。 綜合上述之結果，本研究所進行一系列Marinococcus sp.醱酵生產ectoine策略之探討，已成功提升ectoine之產量與產率。於搖瓶策略中，ectoine最高產量為7.0 g/L，而最佳產率更超過10.0 g/L/Day；而於醱酵槽策略中，ectoine最高產量與產率則為5.6 g/L與3.9 g/L/Day。特別於ectoine產率部份，更為目前文獻最佳値2.0 g/L/Day之5倍。