ε-聚赖氨酸的微生物发酵及其生物活性的研究

摘要

在天然防腐剂中，ε-聚赖氨酸（ε-poly-L-Lysine，ε-PL）是一种具有优良防腐性能和巨大商业潜力的微生物类食品防腐剂。ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种由赖氨酸单体组成的均聚多肽，含有25-30个赖氨酸残基的同型单体，残基之间通过α-羧基ε-氨基连接。ε-聚赖氨酸具有广谱抑菌性，稳定性强，水溶性好，安全高效。在食品保鲜防腐、医学等方面都有广泛的应用。进行ε-PL的研究开发具有十分重要的理论意义和应用价值。
　　 本研究以白色链霉菌W-132为ε-聚赖氨酸的生产菌，以提高ε-PL的产量为目的，对ε-PL分批发酵条件进行了优化研究，并在此基础上探讨了ε-PL的生物活性、抑菌机理，取得了以下结果：⑴ε-PL含量测定的最佳方法条件。通过优化建立了ε-PL含量的测定方法，即分别取浓度范围为0～1.2g/L的ε-PL2ml，混合2ml0.75mmol/L的甲基橙溶液，振荡30min，4000r/min离心15min，取上清液，稀释20倍测定OD465nm值。根据试验结果绘制标准曲线，拟合公式y=-0.4225x+0.5042，决定系数R2=0.9955。⑵ε-PL产生菌株摇瓶发酵培养条件研究。对菌株W132产ε-PL的摇瓶发酵环境和营养条件进行优化研究，并为进一步5L罐分批发酵提供参考依据。W132生长优化培养基组成为(W％):葡萄糖5％，酵母膏0.7％，(NH4)2SO41.5％，KH2PO40.136％，K2HPO40.08％,MgSO4·7H2O0.05％， ZnSO4·7H2O0.004％，FeSO4·7H2O0.003％。摇瓶发酵条件:接种量8％，装液量100ml/500mL，初始pH6.8，发酵温度30℃。在该条件下发酵液中ε-PL含量达1.47g/L。⑶ε-PL产生菌株分批发酵培养条件研究。在摇瓶发酵培养的基础上，研究5L自动发酵罐生产的不同条件对ε-PL分批发酵的影响。结果显示菌体生长和ε-PL合成的最适温度为30℃，最佳搅拌转速为350rpm; pH4.0ε-PL合成最佳，pH5.0时菌体生成量最大，但pH5.0时ε-PL会出现降解现象。ε-PL分批发酵的最佳条件组合为:温度30℃，通气量3L/min，搅拌转速350r/min，初始pH6.8，发酵控制pH4.0。在此条件下，批发酵得菌体量和ε-PL产量分别为8.08g/L、3.04g/L。⑷ε-PL抑菌活性研究。对ε-PL进行了生物活性的测定，结果表明菌株W-132所产的ε-PL对细菌、霉菌、酵母都有一定的抑菌活性。此外对ε-PL浓缩液的耐热性和复合性能进行了考察，结果表明，提取液有很强的耐热性，与其它天然防腐剂配合使用时，具有协同增效的作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 ε-聚赖氨酸的性质

1．2．1 ε-聚赖氨酸的理化性质

1．2．2 ε -聚赖氨酸生物活性

1．3 ε-聚赖氨酸的的微生物合成

1．3．1 ε-聚赖氨酸产生菌

1．3．2 ε-聚赖氨酸的发酵生产

1．3．3 ε-聚赖氨酸的测定及提取

1．4 ε-聚赖氨酸的应用

1．4．1 在食品领域的应用

1．4．2 在医学领域的应用

1．4．3 在其他领域的应用

1．5 本课题的研究意义及主要研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 主要研究内容

第2章 ε-聚赖氨酸测定方法的研究

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 主要试剂与仪器

2．2．2 方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 ε-PL浓度的线性范围

2．3．2 反应体系中pH的影响

2．3．3 震荡反应时间的影响

2．3．4 甲基橙浓度的影响

2．3．5 工作标准曲线的绘制

2．4 小结

第3章 ε-聚赖氨酸摇瓶发酵培养条件优化

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 菌种

3．2．2 试剂

3．2．3 仪器与设备

3．2．4 培养基

3．2．5 培养方法

3．2．6 测定方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 种子生长曲线

3．3．2 碳源优化实验

3．3．3 碳源浓度的选择

3．3．4 氮源优化实验

3．3．5 最佳氮源组合的选择

3．3．6 摇瓶培养条件的优化

3．4 小结

第4章 ε-聚赖氨酸5L发酵罐分批发酵培养

4．1 前言

4．2 材料和方法

4．2．1 菌种

4．2．2 培养基

4．2．2 培养方法

4．2．3 测定方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 搅拌速率对ε-PL分批发酵的影响

4．3．2 pH值对ε-PL分批发酵的影响

4．3．3 温度对ε-PL分批发酵的影响

4．4 小结

第5章 ε-聚赖氨酸的抑菌活性研究

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 菌种

5．2．2 培养基

5．2．3 抑菌活性的测定

5．2．4 耐热性能的测定

5．2．5 复合抑菌效果的测定

5．3 结果与讨论

5．2．1 ε-PL发酵提取液抑菌活性的研究

5．3．2 ε-PL发酵提取液耐热性能的研究

5．3．3 ε-PL发酵提取液复合抑菌效果的研究

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢