嗜熱乳鏈球菌微囊化發(fā)酵分離耦合生產(chǎn)nisin的研究

1、論文題目：洼西料技大學(xué)嗜熱乳鏈球菌微囊化發(fā)酵分離耦合生產(chǎn)N i s i n 的研究學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)培養(yǎng)單位：食品與生物工程學(xué)院碩士生：宇文亞煥導(dǎo)師：賀小賢教授2 0 1 6 年5 月嗜熱乳鏈球菌微囊化發(fā)酵分離耦合生產(chǎn)N i s i n 的研究摘要乳鏈菌肽( N i s i n ) 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G + 菌及其芽孢有抑制作用，但對人體無毒副作用的特點(diǎn)，而被作為一種天然綠色的食

2、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6 0 3 2 發(fā)酵生產(chǎn)N i s i n 的工藝，另外有學(xué)者則對泡沫分離N i s i n 進(jìn)行了研究，但將兩種工藝聯(lián)合起來耦合生產(chǎn)N i s i n 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，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N i s i n 的生產(chǎn)速率和產(chǎn)率。本課題研

3、究的主要內(nèi)容及結(jié)果：( 1 ) 以擠壓法制備A C A 嗜熱乳鏈球菌6 0 3 2 液芯微囊，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定了制備嗜熱乳鏈球菌6 0 3 2 液芯微囊的最適工藝條件為殼聚糖溶解時(shí)間2 h 、攪拌速度2 3 6 r ／m i n 、溫度3 3 ．7 ℃、滴加速度4 ．9 m L ／m i m 用此條件下制得的細(xì)胞微囊發(fā)酵生產(chǎn)N i s i n ，N i s i n 效價(jià)為5 2 4 2 ．0

4、 0 I U ／m L 、吸光度O D 6 0 0 為0 ．1 8 2 。在普通光學(xué)顯微鏡4 0 倍下和倒置顯微鏡下對該細(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7 9 0 u m ，膜厚度約為2 2 ．5 u m 。( 2 ) 為了奠定嗜熱乳鏈球菌6 0 3 2 液芯微囊化發(fā)酵泡沫分離耦合生產(chǎn)N i s i n 的基礎(chǔ)，對上述條件制得的細(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p

5、 H 6 ．1 、培養(yǎng)溫度2 8 ．7 ℃、發(fā)酵時(shí)間2 0 h ，N i s i n 效價(jià)為5 4 6 0 ．0 0 I U ／m L 、微囊破損率為0 ．7 1 ％；基于泡沫分離的最適培養(yǎng)基組分為氯化鈉1 ．5 0 ％、氯化鈣1 ．4 5 ％、玉米漿濃度為2 4 ．5 ％，在此條件下，N i s i n 效價(jià)為5 7 9 8 ．2 3 I U ／m L ，N i s i n 富集比可達(dá)到7 ．4 。②對通入空氣和流加飽和N a H C

6、 0 3 溶液產(chǎn)生C 0 2 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)對發(fā)酵結(jié)束時(shí)空氣泡沫分離N i s i n 的條件進(jìn)行優(yōu)化，確定出最佳的工藝參數(shù)為：泡沫層高度1 l c m 、溫度3 4 。C 、p H 7 ．0 、分離時(shí)間6 0 m i n 、通氣速率0 ．1 5 L ／m i n ；在此條件下，N i s i n 富集比為8 ．4 ，回收率為8 3 ．8 9 ％，細(xì)胞富集比為0 ．2 2 1