米曲霉轉(zhuǎn)化蔗糖及糖蜜生產(chǎn)曲酸的研究.pdf

1、曲酸是一種具有抗菌抑菌、護(hù)色、抗氧化、美白和抑制酪氨酸酶等種生物活性有機(jī)酸，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品以及農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。近年來，國內(nèi)外市場對(duì)曲酸的需求日趨增加，而國內(nèi)曲酸的生產(chǎn)技術(shù)還比較落后，并且僅有少數(shù)幾家研究單位從事曲酸的生產(chǎn)與研究，進(jìn)口曲酸成本較高，這些因素嚴(yán)重限制了該產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用。曲酸生產(chǎn)方面所面臨的主要問題主要是生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本居高不下等問題。目前，曲酸生產(chǎn)的主要研究方向產(chǎn)曲酸的優(yōu)良菌種的選育，發(fā)酵培養(yǎng)

2、基優(yōu)化，發(fā)酵工藝優(yōu)化，使用價(jià)格低廉的原料進(jìn)行曲酸生產(chǎn)，以提高曲酸的生產(chǎn)效率，降低曲酸的生產(chǎn)成本。
　　 本文主要以米曲霉(Aspergillus oryzae)GIM3.423為曲酸生產(chǎn)菌株，以蔗糖為原料進(jìn)行曲酸生產(chǎn)試驗(yàn)，分別研究了蔗糖濃度、氮源、乙醇和無機(jī)鹽等對(duì)曲酸產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率和生物量的影響，單因素試驗(yàn)結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)方法確定了其最佳的發(fā)酵培養(yǎng)基:蔗糖8％，酵母膏0.3％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O0.05％，KC

3、l0.05％，PH7.0。在此條件下進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，曲酸濃度可達(dá)14.91g/L，比優(yōu)化前提高了2.2倍，轉(zhuǎn)化率達(dá)到為21％。采用單因素對(duì)搖瓶發(fā)酵條件進(jìn)行了研究，確定搖瓶發(fā)酵最佳條件:發(fā)酵溫度30℃，裝液量60ml/250ml，搖床轉(zhuǎn)速200rpm，種齡6h，接種量10％，發(fā)酵周期控制在13d。
　　 然后對(duì)曲酸的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。通過對(duì)Logistic方程，Luedeking-Piret方程和Luedeking-Piret/

4、like方程進(jìn)行了參數(shù)估計(jì)和非新型擬合，得到了描述發(fā)酵過程中米曲霉菌體生長、曲酸合成、蔗糖消耗的動(dòng)力學(xué)方程。其相關(guān)系數(shù)R2分別達(dá)到了0.9893、0.9861和0.9891，結(jié)果顯示這三個(gè)模型能夠很好地描述搖瓶發(fā)酵過程中米曲霉菌體生長、曲酸合成以及蔗糖消耗的情況，為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模擬放大，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制提供了理論基礎(chǔ)。
　　 以海藻酸鈣和聚氨酯泡沫（低密度海綿）為固定化載體，對(duì)米曲霉固定進(jìn)行發(fā)酵，并對(duì)固定化條件進(jìn)行優(yōu)化

5、，優(yōu)化結(jié)果為:海藻酸鈣固定米曲霉進(jìn)行曲酸合成的最優(yōu)條件是:SA濃度2％，CaCl2濃度為3％，該條件下制備的固定化米曲霉，在接種量為10％(V/V)的條件下，第3批發(fā)酵，發(fā)酵周期比游離態(tài)縮短2天，曲酸終濃度為14.91g/L，較游離態(tài)發(fā)酵高出1.22g/L，提高了8.94％。聚氨酯泡沫固定米曲霉進(jìn)行曲酸合成的最優(yōu)條件是:用于固定米曲霉的聚氨酯泡沫載體的最優(yōu)尺寸是:2mm×2mm×2mm，最佳填充量是:1.0g/60mL發(fā)酵液，第3批發(fā)酵

6、，發(fā)酵周期為13d，較海藻酸鈣固定化發(fā)酵延遲，但是曲酸濃度最高可達(dá)為15.43g/L，較游離態(tài)發(fā)酵提高12.73％。
　　 探索糖蜜作為曲酸合成原料的可行性，采用聚氨酯泡沫固定米曲霉進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)。結(jié)果顯示:糖蜜預(yù)處理能夠促進(jìn)曲酸的合成，其中采用H2SO4法對(duì)糖蜜進(jìn)行預(yù)處理有利于菌體的生長和代謝產(chǎn)酸，發(fā)酵液中曲酸產(chǎn)量最高，為5.74g/L，是對(duì)照組（糖蜜未經(jīng)處理）發(fā)酵產(chǎn)酸的2.7倍。糖蜜培養(yǎng)基中糖蜜含量在很大程度上影響菌體生長和曲