ε-聚賴氨酸的發(fā)酵與提取預(yù)處理研究.pdf

1、ε-聚賴氨酸（ε-poly-Lysine，ε-PL）是少數(shù)微生物代謝產(chǎn)生的一種賴氨酸同聚物，聚合度為25-35。ε-聚賴氨酸目前的主要用途是作為食品防腐劑，因為它具有安全性高、抑菌譜廣、作用pH廣泛等優(yōu)點(diǎn)。此外，ε-聚賴氨酸還可以作為藥物載體、基因芯片、電子材料等高附加值產(chǎn)品的原料，其應(yīng)用前景與市場價值是非常廣闊的。本文對一株白色鏈霉菌（S. albulus）產(chǎn)ε-聚賴氨酸進(jìn)行了培養(yǎng)基優(yōu)化、培養(yǎng)條件優(yōu)化、發(fā)酵工藝優(yōu)化、提取預(yù)處理優(yōu)化等方

2、面的研究，衡量該產(chǎn)品在本公司上馬的可行性，以延伸玉米深加工的產(chǎn)業(yè)鏈。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對碳源和氮源種類的優(yōu)化，仍然采用傳統(tǒng)M3G培養(yǎng)基中的葡萄糖、酵母粉和硫酸銨，并新添加了廉價易得的玉米漿。通過 PB-CCD的響應(yīng)面優(yōu)化，確定了對白色鏈霉菌產(chǎn)ε-聚賴氨酸影響較大的三個因素為酵母粉、玉米漿和MgSO4，然后對這三種因素進(jìn)一步優(yōu)化確定了其含量分別為7.5 g/L、4.64 g/L、2.0 g/L，其它的營養(yǎng)成分及濃度與M

3、3G培養(yǎng)基一致，在該濃度條件下發(fā)酵，ε-聚賴氨酸搖瓶產(chǎn)量達(dá)到1.25 g/L。對搖瓶培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定條件如下：發(fā)酵溫度為30℃；初始 pH為7.0；搖床的轉(zhuǎn)速為200 rpm、搖瓶裝液量為50 ml/250 ml，在該條件下發(fā)酵，ε-聚賴氨酸搖瓶產(chǎn)量為1.31g/L。⑵在5L的自動發(fā)酵罐內(nèi)對白色鏈霉菌產(chǎn)ε-聚賴氨酸進(jìn)行了發(fā)酵工藝的初步優(yōu)化。對于攪拌轉(zhuǎn)速，盡管300 rpm條件下取得稍微好點(diǎn)的效果，但該因素不能作為獨(dú)立的變量去

4、考察，因為維持一定的溶氧水平需要轉(zhuǎn)速不斷變化。對于溶氧水平，以相對20％的溶氧稍微適宜，ε-聚賴氨酸的分批發(fā)酵產(chǎn)量為2.25 g/L。對于通風(fēng)量，最終選擇了1.1 vvm，ε-聚賴氨酸產(chǎn)量最終為2.72 g/L。通過對pH的考察，發(fā)現(xiàn)在維持pH為3.8的條件下，分批發(fā)酵產(chǎn)量達(dá)到5.37 g/L，相比攪拌轉(zhuǎn)速等考察因素下提高了一倍還多。鑒于分批發(fā)酵中葡萄糖很快被耗盡的狀況，初步進(jìn)行了補(bǔ)料發(fā)酵的研究，時間也延長至140 h，菌體量最終達(dá)到3

5、2.5g/L，ε-聚賴氨酸產(chǎn)量最終達(dá)到22.3 g/L，該水平幾乎與南京工業(yè)大學(xué)、天津科技大學(xué)等相持平。⑶以ε-聚賴氨酸損失率和蛋白去除率為指標(biāo)，比較了加熱處理和絮凝處理發(fā)酵液的效果，發(fā)現(xiàn)甲殼素絮凝效果好，與加熱處理相比，蛋白去除效果提高1%-2%，但ε-聚賴氨酸損失也多1%-2%。進(jìn)一步實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，甲殼素會與甲基橙溶液反應(yīng)，使得ε-聚賴氨酸濃度測量偏大，因而還是選擇了加熱去除蛋白的方法。優(yōu)化得到的加熱處理條件為：發(fā)酵液pH6.0，加熱溫