補料分批發(fā)酵生產(chǎn)乳鏈菌肽及其抑菌性能研究.pdf

1、乳鏈菌肽(Nisin)是乳酸乳球菌或者乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種初級代謝產(chǎn)物，對大部分革蘭氏陽性菌及其芽孢的生長和繁殖有抑制作用。由于Nisin具有綠色、高效、安全等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于乳制品、肉制品、飲料等食品領(lǐng)域的防腐保鮮，具有廣闊的商業(yè)發(fā)展前景。
　　本文以嗜熱鏈球菌6032（Streptococcus Thermophilus6032）為發(fā)酵菌株，利用補料分批發(fā)酵技術(shù)解除底物對菌體細(xì)胞的生長和Nisin合成的抑制作用，從而提高細(xì)

2、胞的生物量和Nisin的效價，主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　通過單因素實驗對原發(fā)酵培養(yǎng)基的C源、N源、P源的種類以及添加量進行研究，在此基礎(chǔ)上采用正交實驗對蔗糖、酵母粉、磷酸氫二鉀和玉米漿的添加量進一步優(yōu)化。研究結(jié)果表明，最適C源、N源、P源分別為蔗糖、酵母粉和磷酸氫二鉀，最適添加量依次為蔗糖20g/L，酵母粉15g/L，磷酸氫二鉀3g/L，玉米漿10％，其余成分和原發(fā)酵培養(yǎng)基相同，Nisin的效價和菌體的OD600分別為4734

3、IU/mL和0.711。
　　通過單因素實驗對補料分批發(fā)酵Nisin的影響因素進行了研究，確定了最佳補料成分為全培養(yǎng)基，補加培養(yǎng)基中蔗糖和酵母粉的最適濃度分別為40g/L和20g/L，添加氨基酸對細(xì)胞的生長和Nisin的合成沒有促進作用，最佳補料時間、補料體積、補料速度、補料次數(shù)分別為14h、120 mL、500mL/h、1次，發(fā)酵過程維持的最佳pH為6.5，流加氫氧化鈉溶液的最適濃度為5mol/L。
　　利用Placket

4、t-Burman實驗確定發(fā)酵液pH、補料時間、補料體積是影響Nisin效價和菌體OD600的顯著性因素，然后通過爬坡實驗確定逼近最大響應(yīng)區(qū)域時主要因子的水平，最后采用Box-Behnken實驗和響應(yīng)面優(yōu)化確定補料分批發(fā)酵Nisin最優(yōu)的工藝條件為發(fā)酵液pH6.40、補料時間13h、補料體積100mL，在此條件下進行發(fā)酵，得到的Nisin效價和OD600分別為6224IU/mL和0.914，與預(yù)測值接近，表明利用響應(yīng)面法對補料分批發(fā)酵Ni

5、sin工藝條件的優(yōu)化是有效的。
　　將種子液以5％的接種量接種到初始裝液量為3L的5L發(fā)酵罐，34℃進行發(fā)酵，發(fā)酵至13h以500mL/h的速度補加1L培養(yǎng)基（補料培養(yǎng)基除蔗糖為40g/L，酵母粉為20g/L外，其余成分與優(yōu)化后的培養(yǎng)基相同），攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min，溶氧量為40％，發(fā)酵結(jié)束測得的Nisin效價和OD600分別為6368IU/mL和0.920。測定不同時間的菌體干重、Nisin效價和蔗糖含量，并利用軟件對實驗數(shù)

6、據(jù)進行擬合，得到嗜熱鏈球菌6032補料分批發(fā)酵發(fā)酵Nisin的菌體生長動力學(xué):dX/dt=0.43237X(1-X/1.15688)，產(chǎn)物合成動力學(xué):dP/dt=5788.86dX/dt-49.14X，底物消耗動力學(xué)可以表示為:-dS/dt=1.132dX/dt+0.0019dP/dt+0.5966X，動力學(xué)模型的建立為工業(yè)利用補料分批發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)Nisin提供了理論支持。
　　以金黃色葡萄球菌和黑曲霉為指示菌，使用單因素實驗對影