嗜熱乳鏈球菌微囊化發(fā)酵分離耦合生產(chǎn)Nisin的研究.pdf

1、乳鏈菌肽(Nisin)是乳酸鏈球菌或乳酸乳球菌代謝產(chǎn)生的一種小分子多肽。因其對(duì)G+菌及其芽孢有抑制作用，但對(duì)人體無毒副作用的特點(diǎn)，而被作為一種天然綠色的食品防腐劑廣泛用于食品行業(yè)。本課題組前期初步構(gòu)建了以海藻酸鈉(A)和殼聚糖(C)為壁材液芯微囊化嗜熱鏈球菌6032發(fā)酵生產(chǎn)Nisin的工藝，另外有學(xué)者則對(duì)泡沫分離Nisin進(jìn)行了研究，但將兩種工藝聯(lián)合起來耦合生產(chǎn)Nisin的研究尚未見報(bào)道。本課題，擬將微囊化發(fā)酵和泡沫分離兩種工藝耦合起來

2、，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞微囊連續(xù)循環(huán)發(fā)酵及在線分離解除產(chǎn)物抑制，以期提高Nisin的生產(chǎn)速率和產(chǎn)率。
　　本課題研究的主要內(nèi)容及結(jié)果:
　　(1)以擠壓法制備ACA嗜熱乳鏈球菌6032液芯微囊，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對(duì)制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定了制備嗜熱乳鏈球菌6032液芯微囊的最適工藝條件為殼聚糖溶解時(shí)間2h、攪拌速度236r/min、溫度33.7℃、滴加速度4.9mL/min;用此條件下制得的細(xì)胞微囊發(fā)酵生產(chǎn)Nisin，N

3、isin效價(jià)為5242.00IU/mL、吸光度OD600為0.182。在普通光學(xué)顯微鏡40倍下和倒置顯微鏡下對(duì)該細(xì)胞微囊進(jìn)行觀察:細(xì)胞微囊大部分呈球形且大小相近，粒徑約為790um，膜厚度約為22.5um。
　　(2)為了奠定嗜熱乳鏈球菌6032液芯微囊化發(fā)酵泡沫分離耦合生產(chǎn)Nisin的基礎(chǔ)，對(duì)上述條件制得的細(xì)胞微囊的發(fā)酵及泡沫分離條件進(jìn)行優(yōu)化。①通過響應(yīng)面試驗(yàn)，確定了適宜的發(fā)酵條件為發(fā)酵pH6.1、培養(yǎng)溫度28.7℃、發(fā)酵時(shí)間2

4、0h，Nisin效價(jià)為5460.00IU/mL、微囊破損率為0.71％;基于泡沫分離的最適培養(yǎng)基組分為氯化鈉1.50％、氯化鈣1.45％、玉米漿濃度為24.5％，在此條件下，Nisin效價(jià)為5798.23IU/mL，Nisin富集比可達(dá)到7.4。②對(duì)通入空氣和流加飽和NaHCO3溶液產(chǎn)生CO2兩種泡沫分離產(chǎn)生方式進(jìn)行比較，表明通入空氣的更適用于耦合生產(chǎn);利用正交試驗(yàn)對(duì)發(fā)酵結(jié)束時(shí)空氣泡沫分離Nisin的條件進(jìn)行優(yōu)化，確定出最佳的工藝參數(shù)為

5、:泡沫層高度11cm、溫度34℃、pH7.0、分離時(shí)間60min、通氣速率0.15L/min;在此條件下，Nisin富集比為8.4，回收率為83.89％，細(xì)胞富集比為0.221％。
　　(3)研究了ACA嗜熱乳鏈球菌6032液芯微囊化發(fā)酵泡沫分離耦合生產(chǎn)Nisin工藝，以上述優(yōu)化的泡沫分離工藝參數(shù)作為對(duì)照組（在發(fā)酵20-21h，以0.15L/min的氣速通氣），以嗜熱乳鏈球菌6032調(diào)控pH分批發(fā)酵為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了兩種發(fā)酵泡沫分離耦