Nisin發(fā)酵條件的優(yōu)化及代謝調(diào)控.pdf

1、乳鏈菌肽(Nisin)是一種天然食品防腐劑，能夠抑制許多革蘭氏陽(yáng)性致病菌的生長(zhǎng),是唯一一種允許商業(yè)化生產(chǎn)的天然食品防腐劑。目前，我國(guó)只有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)Nisin，且產(chǎn)量與純度都遠(yuǎn)低于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，本論文旨在通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件和代謝調(diào)控的手段提高Nisin的產(chǎn)量，并通過(guò)分析了解Nisin代謝過(guò)程的調(diào)控機(jī)制。 本研究通過(guò)從五種乳酸菌發(fā)酵培養(yǎng)基中選出CM培養(yǎng)基作為初始發(fā)酵培養(yǎng)進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上摸索出了Nisin發(fā)酵生產(chǎn)的最適初始pH值為

2、7.0，最適種量為3％，最佳接種種齡為12h。 隨后，本研究從營(yíng)養(yǎng)調(diào)控、氨基酸代謝調(diào)控和乳酸的反饋調(diào)控三種手段對(duì)Nisin的代謝進(jìn)行了調(diào)控。 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控通過(guò)單因素的摸索，決定在CM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加玉米漿作為補(bǔ)充氮源，磷酸二氫鉀作為磷源進(jìn)行發(fā)酵。然后利用Plackett-Burman試驗(yàn)確定影響Nisin效價(jià)的三個(gè)主要因素為蔗糖、酵母膏和磷酸二氫鉀的濃度，并使用Box-Behnken試驗(yàn)分析方法確定了三個(gè)主要因素最佳發(fā)酵濃

3、度分別為39g/L、18.5g/L和20.5g/L。優(yōu)化后的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)Nisin的效價(jià)為1687±5IU，提高了740IU/mL。 氨基酸的調(diào)控通過(guò)分析得出Arg、Cys、Trp對(duì)Nisin的生產(chǎn)有正調(diào)控作用，添加lg/L的這三種氨基酸分別使Nisin的效價(jià)提高了224±5IU/mL，130±5IU/mL、118+5IU/mL，而lg/L的Pro對(duì)Nisin的合成有負(fù)調(diào)控作用使Nisin效價(jià)降低了138±5IU/mL。Lac

4、tococcus lactis在延滯期大量利用游離態(tài)的氨基酸，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后主要利用分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的氮源。試驗(yàn)證明Lactococcus lactis利用的主要靠從周?chē)h(huán)境中吸收Arg，而不依賴(lài)自身合成。在Nisin代謝過(guò)程中精氨酸的消耗量最大，隨Arg添加量的增加Nisin的產(chǎn)量不斷增加，但增加幅度降低，當(dāng)精氨酸添加量高于8g/L時(shí)，Nisin產(chǎn)量基本不再增長(zhǎng)，此時(shí)效價(jià)增加了450IU/mL。 最后本試驗(yàn)研究了乳酸的反饋調(diào)控

5、，計(jì)算得出發(fā)酵過(guò)程中蔗糖代謝轉(zhuǎn)化為乳酸的轉(zhuǎn)化率為83.3％。經(jīng)驗(yàn)證，乳酸的抑制作用一方面來(lái)自于pH值的下降，另一方面來(lái)自于乳酸根的累積。通過(guò)流加5M NaOH控制發(fā)酵液pH值為7.0左右時(shí)，使Nisin發(fā)酵產(chǎn)量在優(yōu)化的培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上又提高420±5IU/mL。而當(dāng)發(fā)酵液中乳酸根的含量達(dá)到7％時(shí)Nisin停止生產(chǎn)并由此推斷出乳酸根的積累是補(bǔ)糖發(fā)酵的限制性因素。 經(jīng)過(guò)以上培養(yǎng)條件的優(yōu)化和代謝調(diào)控過(guò)程之后，Nisin的效價(jià)共提高了近1