天然食品防腐劑ε-聚賴(lài)氨酸的微生物合成及其純化.pdf

1、ε-聚賴(lài)氨酸是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能和巨大商業(yè)潛力的微生物類(lèi)食品防腐劑。ε-聚賴(lài)氨酸抑菌譜廣，在酸性和微酸性環(huán)境中對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，尤其對(duì)其他天然防腐劑不易抑制的革蘭氏陰性的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌抑菌效果非常好。迄今為止ε-聚賴(lài)氨酸的微生物發(fā)酵在日本己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，年產(chǎn)千噸ε-聚賴(lài)氨酸的現(xiàn)代化工業(yè)裝置已建成投產(chǎn)。但ε-聚賴(lài)氨酸微生物發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，ε-聚賴(lài)氨酸生物防腐劑

2、的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)還屬空白。因此，開(kāi)展ε-聚賴(lài)氨酸生產(chǎn)技術(shù)的研究具有重要意義。 本文以白色鏈霉菌(Streptomyces albulus)為ε-聚賴(lài)氨酸的生產(chǎn)菌株，以提高ε-聚賴(lài)氨酸產(chǎn)量，優(yōu)化ε-聚賴(lài)氨酸發(fā)酵工藝為主要研究目標(biāo)，研究?jī)?nèi)容包括：ε-聚賴(lài)氨酸生產(chǎn)菌株的選育；ε-聚賴(lài)氨酸發(fā)酵條件優(yōu)化研究；分批發(fā)酵中攪拌轉(zhuǎn)速、pH和通風(fēng)比對(duì)ε-聚賴(lài)氨酸發(fā)酵的影響；從發(fā)酵液中分離ε-聚賴(lài)氨酸的樹(shù)脂篩選。 通過(guò)各單因素試驗(yàn)并結(jié)合正交試驗(yàn)

3、分析，結(jié)果確定白色鏈霉菌最佳產(chǎn)ε-聚賴(lài)氨酸條件為葡萄糖5％，硫酸銨1.5％，酵母膏0.7％，初始pH6.8，接種量10％，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時(shí)間72h，在該條件下所得的發(fā)酵液中ε-聚賴(lài)氨酸含量達(dá)0.60g/L。 通過(guò)微波、硫酸二乙酯和紫外誘變，獲得一株高產(chǎn)ε-聚賴(lài)氨酸白色鏈霉菌菌株UV-6，產(chǎn)量達(dá)0.848g/L，與出發(fā)菌株相比，ε-聚賴(lài)氨酸產(chǎn)量提高了41.3％，而且發(fā)酵性能穩(wěn)定。 在5L自控式發(fā)酵罐上進(jìn)行了ε-聚賴(lài)氨

4、酸(ε-PL)發(fā)酵條件的優(yōu)化研究，主要考察了分批發(fā)酵和補(bǔ)料分批發(fā)酵過(guò)程中不同通氣量和不同起始葡萄糖濃度對(duì)合成ε-聚賴(lài)氨酸影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用多次少量補(bǔ)料分批發(fā)酵ε-聚賴(lài)氨酸產(chǎn)量明顯提高溫度30℃，pH4，通氣量范圍前48h為1.5L/min，發(fā)酵后期為3L/min，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速300r/min，分批補(bǔ)料發(fā)酵產(chǎn)ε-聚賴(lài)氨酸6.24g/L。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，ε-聚賴(lài)氨酸的生物合成除種子質(zhì)量外，還受很多其它因素的影響，如接種量、培養(yǎng)基、設(shè)備

5、的情況、碳氮源的比例及補(bǔ)料加入時(shí)間等，大部分影響又通過(guò)菌絲的形態(tài)的變化進(jìn)而影響到ε-聚賴(lài)氨酸的合成。由此我們即能通過(guò)觀察菌絲形態(tài)及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的異常情況，及時(shí)采取措施，又能進(jìn)一步控制菌體的生長(zhǎng)，提高ε-聚賴(lài)氨酸發(fā)酵能力。 通過(guò)對(duì)ε-聚賴(lài)氨酸的靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)洗脫實(shí)驗(yàn)，對(duì)6種離子交換樹(shù)脂進(jìn)行了篩選。結(jié)果表明：在所選樹(shù)脂中，HD-2型樹(shù)脂吸附與洗脫效果最佳，上柱發(fā)酵液pH為8，并且流速為4miJmin，洗脫液為0.075mol/L