发酵泡沫分离耦合生产乳链菌肽的工艺研究

摘要

乳链菌肽(Nisin)是由乳酸乳球菌发酵生产的多肽类细菌素,已经作为防腐剂被应用于食品工业中。然而,发酵的高成本及低产量,限制了它的广泛应用。因此,为了提高nisin发酵生产的产量,在本课题组研究的基础上,本文进一步研究了发酵泡沫分离耦合生产nisin的方法,并讨论了Ca2+和95％乙醇对乳酸乳球菌发酵及nisin检测的影响。
　　首先,在乳酸乳球菌调控pH分批发酵的基础上设计了两种发酵泡沫分离耦合工艺,即分别在发酵的8-11、6-12h以60mL/min和30mL/min的气速进行泡沫分离(分别记为工艺一和工艺二),并以空气和氮气分别作为这两种工艺中的试验气体。结果表明,在这两种工艺中,工艺二的试验效果优于工艺一,取得了较高的nisin富集比和较低的细胞富集比,这对于发酵泡沫分离耦合生产nisin是非常有利的。在耦合操作结束后,与对照组相比,在这两种工艺的发酵中nisin效价都继续增加,并且在工艺二中当以无菌空气作为试验气体时取得了最高的效价,达到4657IU/mL,比对照组中的效价(3420IU/mL)提高了36.2%。
　　然后,对固定化乳酸乳球菌的发酵泡沫分离耦合进行了研究。首先研究了固定化对乳酸乳球菌调控pH发酵的影响,然后通过重复分批发酵讨论了固定化乳酸乳球菌的稳定性及生产性能,确定了合适的发酵批次,最后在此批次下进行了固定化乳酸乳球菌发酵泡沫分离耦合的实验。结果表明:(1)在固定化细胞发酵中,nisin效价在第12h基本稳定,达到2467IU/mL,比游离细胞延后2h。(2)在前四批固定化细胞的发酵中,固定化效果较好,发酵液中游离细胞较少。在第2-5批的发酵中,nisin效价基本保持稳定,平均为2726IU/mL,达到游离细胞发酵的82%。(3)在固定化细胞的发酵泡沫分离耦合中,随泡沫液带出的细胞量比游离细胞发酵耦合降低了75.3%,并且取得的总nisin效价(3678IU/mL)达到游离细胞发酵耦合(4657IU/mL)的79.0%。
　　最后,研究了Ca2+及95%乙醇对乳酸乳球菌自然pH发酵及效价检测的影响。结果表明,不同浓度的Ca2+及不同添加量的95%乙醇都可以一定程度地提高nisin效价。但是95%乙醇主要是通过影响发酵液中nisin效价的检测来提高的,而Ca2+则主要是通过刺激生产菌本身的生产能力来提高的。

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第一章 绪论

1.1 乳链菌肽简介

1.2 乳链菌肽发酵分离耦合的研究现状

1.3 泡沫分离与乳酸乳球菌发酵相耦合的研究

1.4 乳酸乳球菌的固定化及其与发酵泡沫分离耦合的研究

1.5 CaCl2、95%乙醇与细菌素的生产

1.6 本论文主要研究内容

1.7 本论文研究内容框架图

第二章 发酵泡沫分离耦合生产乳链菌肽的研究

2.1 引言

2.2 实验仪器及材料

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 小结

第三章 细胞固定化在发酵泡沫分离耦合生产乳链菌肽中的研究

3.1 引言

3.2 实验仪器及材料

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 小结

第四章 培养基添加物（CaCl2和乙醇）对乳链菌肽生产的影响

4.1 引言

4.2 实验仪器及材料

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 主要创新点

5.3 研究展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢