果渣培養(yǎng)多菌群益生菌的研究.pdf

1、我國水果產(chǎn)量和種植面積均居世界前列，每年產(chǎn)生果渣近千萬噸，若不及時(shí)處理，不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，更會對環(huán)境造成危害。接種益生菌生產(chǎn)飼料是一種能夠?qū)⒐_(dá)到完全的利用、無環(huán)境二次污染、成本較低且具有高附加值的利用方法。從目前的研究成果來看，發(fā)酵方式多采用固態(tài)發(fā)酵，但此法在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等方面均有其局限性。本研究以鮮蘋果渣為主原料，采用液體深層發(fā)酵的方法進(jìn)行發(fā)酵，最終獲得含有大量益生菌且真蛋白含量顯著提升的產(chǎn)物，并構(gòu)建動(dòng)力學(xué)模型，為工業(yè)化

2、生產(chǎn)提供依據(jù)。本研究主要結(jié)論如下：
　　單因素發(fā)酵果渣試驗(yàn)：在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加碳源對Saccharomyces cerevisiae MB（以下簡稱MB）進(jìn)行培養(yǎng)，增菌效果顯著性依次為：紅糖＞葡萄糖＞蔗糖＞玉米粉，補(bǔ)加紅糖后，活菌數(shù)最高可達(dá)8.6×107cfu/mL。在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加氮源對MB進(jìn)行培養(yǎng)，增菌效果顯著性依次為尿素＞酵母粉＞蛋白胨＞乳清粉＞硫酸銨，補(bǔ)加尿素后，活菌數(shù)最高可達(dá)5.06×107cfu/mL。在

3、蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加蔬菜對MB進(jìn)行培養(yǎng)，增菌效果顯著性依次為：胡蘿卜＞白菜＞白蘿卜＞黃瓜＞冬瓜＞青椒＞芹菜＞卷心菜，活菌數(shù)最高可達(dá)5.4×107cfu/mL。
　　多因素發(fā)酵果渣試驗(yàn)：在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加紅糖做碳源、尿素做氮源、四種不同蔬菜做生長因子培養(yǎng)MB，分別進(jìn)行四組L9（34）正交試驗(yàn)。4組不同的組合均能使酵母菌活菌數(shù)達(dá)到108cfu/mL以上。在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加紅糖作為碳源，添加四種不同蔬菜做生長因子培養(yǎng)MB，

4、進(jìn)行全因素試驗(yàn)。篩選出的理想組合為：紅糖4％+白蘿卜3%、紅糖4%+黃瓜3%、紅糖4%+胡蘿卜3%、紅糖3%+白菜3%。在這4個(gè)培養(yǎng)基中，MB活菌數(shù)均達(dá)到108cfu/mL以上，真蛋白增加量分別為：43.61g/kg、46.66g/kg、50.94g/kg和51.14g/kg，顯微鏡下觀察，菌體形態(tài)良好。在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加紅糖作為碳源，添加尿素做氮源培養(yǎng)MB，進(jìn)行全因素試驗(yàn)。篩選出的理想組合為：紅糖3.5%+尿素0.5%。最大活菌

5、數(shù)達(dá)到108cfu/mL以上，真蛋白增加量為73.22g/kg，顯微鏡下觀察，菌體形態(tài)良好。
　　其它益生菌發(fā)酵試驗(yàn)：將Saccharomyces cerevisiae MC（以下簡稱MC）、Candida-utilis B203（以下簡稱B203）、Hansenula polymorpha B160（以下簡稱B160）、Geotrichum candidum B40（以下簡稱B40）、Geotrichum candidum B4

6、1（以下簡稱B41）、Pichia kudriavzevii XY1（以下簡稱XY1）、Issatchenkia orientalis XY2（以下簡稱XY2）和Trichosporon asahii BJ31（以下簡稱BJ31）分別接入選定好的5種培養(yǎng)基中培養(yǎng)。MC和B203的活菌數(shù)均達(dá)到了108cfu/mL以上，真蛋白最大增加量分別為63.29g/kg和58.58g/kg，顯微鏡下觀察，菌體形態(tài)良好。培養(yǎng)B160、B40和B41時(shí)，

7、培養(yǎng)1天之后，培養(yǎng)基表面即布滿了菌絲，培養(yǎng)兩天以上，菌膜明顯增厚，翻動(dòng)培養(yǎng)基，有菌絲再次長出，真蛋白最大增加量分別為61.75g/kg、62.71g/kg和59.18g/kg。XY1、XY2和BJ31的活菌數(shù)均未達(dá)到108cfu/mL以上，生長狀況相對略差。
　　發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型：選定的是在蘋果渣基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加紅糖3.5%和尿素0.5%，接種MB。首先對初始pH、溫度、裝料量設(shè)定不同梯度進(jìn)行試驗(yàn)，確定最佳條件為：自然pH、溫度28

8、℃、裝料量70%。依次轉(zhuǎn)接入250mL、500mL、1L和3L的容器中進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)，確定該培養(yǎng)基穩(wěn)定性較好。之后在5L的發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，記錄發(fā)酵過程中各參數(shù)變化，擬合得到菌體生長模型、產(chǎn)物生成模型和底物消耗模型函數(shù)分別為：
　　此處為公式
　　最后進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)酵試驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行對比，誤差較小，最大活菌數(shù)達(dá)到5.04×108cfu/mL，真蛋白增加量最高達(dá)到143.68g/kg，真蛋白由發(fā)酵前的17.02g/kg達(dá)到