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蓖麻碱高效降解菌选育及混菌发酵条件的优化
作 者: 孔祥波
导 师: 王昌禄
学 校: 天津科技大学
专 业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 蓖麻碱 蓖麻饼粕 混菌发酵 降解
分类号: S816
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
蓖麻产业的不断发展为我们带来了一种新型的优质蛋白饲料资源——蓖麻饼粕,它丰富的蛋白质、氨基酸及多种矿物质元素是饲料开发的一大亮点,但其中含有的蓖麻碱及变应原毒素限制了它的应用,尤其是蓖麻碱,属于剧毒生物碱,降解处理较为困难。本文从变质的蓖麻饼粕中分离筛选出一株可高效降解蓖麻碱的细菌,并从实验室现有菌株中筛选出一株脱毒效果良好的酵母菌,采用混合发酵方式处理蓖麻饼粕,降解其中的蓖麻碱毒素,经单因素试验和响应面分析优化发酵条件,构建了相应的二次多项式回归模型,获得最佳工艺参数;比较了发酵前后饼粕的营养成分变化,对供试菌株腈水解酶的活性进行了初步研究,主要结果如下。从腐败变质的蓖麻饼粕中筛选出一株高效降解蓖麻碱的细菌BPW,蓖麻碱降解率可达67.04%,经形态观察及生理生化鉴定,初步判断为节杆菌属;从实验室现有降解菌中筛选出一株假丝酵母SJM,其蓖麻碱降解率为66.30%。对两株菌混合发酵处理蓖麻饼粕脱除蓖麻碱毒素进行研究,确定了最佳发酵条件。采用单因素试验及响应面分析法优化发酵条件,以蓖麻碱降解率为响应值得到发酵回归模型,最佳工艺参数为:底物料液比2:5,温度31℃,SJM与BPW菌接种比为1:1(v/v),总接种量14.35%(v/w),培养时间131h,在此条件下,蓖麻碱降解率可达94.19%,变应原降解率91.04%,发酵后饼粕蛋白质总量无明显变化。菌株腈水解酶活性分析表明,实验条件下使用供试菌液3mL, pH=7(BPW菌)或pH=8(SJM菌),反应20min为蓖麻碱降解活性最佳测定条件,此时细菌BPW降解率约41.59%,酵母SJM约39.88%。底物专一性试验推测,两株菌都含有酰胺酶。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-9 1. 前言 9-25 1.1 蓖麻的研究现状 9-10 1.1.1 蓖麻简介 9 1.1.2 蓖麻产品的价值及应用研究现状 9 1.1.3 蓖麻产业发展现状 9-10 1.2 蓖麻饼粕的营养及应用 10-12 1.2.1 蓖麻饼粕的营养价值 10-11 1.2.2 蛋白质饲料工业现状 11-12 1.3 蓖麻饼粕的毒性 12-14 1.3.1 蓖麻毒蛋白(Ricin) 12 1.3.2 血球凝集素(Hemagglutinins) 12 1.3.3 蓖麻碱(Ricinine) 12-14 1.3.4 蓖麻变应原(Allergen) 14 1.4 蓖麻饼粕脱毒的研究进展 14-17 1.4.1 物理法脱除蓖麻饼粕毒素 14-15 1.4.2 化学法脱除蓖麻饼粕毒素 15-16 1.4.3 物理化学联合法脱除蓖麻饼粕毒素 16 1.4.4 植物育种法 16-17 1.4.5 生物法脱除蓖麻饼粕毒素 17 1.5 混菌固态发酵生产蛋白饲料的研究现状及前景 17-19 1.5.1 混合菌株发酵的研究现状及应用 17-18 1.5.2 固态发酵生产蛋白饮料的现状及主要问题 18-19 1.5.3 混合菌株固态发酵的问题和展望 19 1.6 蓖麻饼粕毒素降解机理的研究进展 19-23 1.6.1 蓖麻碱降解机理的研究进展 19-23 1.6.2 变应原降解机理的研究进展 23 1.7 本课题研究的目的意义及内容 23-25 1.7.1 本课题的研究目的及意义 23-24 1.7.2 研究内容 24-25 2. 材料与方法 25-36 2.1 材料、培养基与仪器设备 25-28 2.1.1 主要仪器与设备 25 2.1.2 主要试剂 25-26 2.1.3 供试材料 26 2.1.4 主要培养基 26-28 2.2 实验方法 28-36 2.2.1 HPLC法检测蓖麻碱含量 28 2.2.2 变应原含量的检测 28-29 2.2.3 蓖麻碱高效降解菌的选育 29 2.2.4 脱毒菌株的初步鉴定 29-32 2.2.5 菌株复配发酵蓖麻饼粕的脱毒效果试验 32 2.2.6 混菌发酵蓖麻饼粕降解蓖麻碱的单因素试验 32-33 2.2.7 响应面分析法优化混菌发酵工艺参数 33 2.2.8 蓖麻饼粕发酵样品的营养成分分析 33-34 2.2.9 菌株的蓖麻碱降解机理研究 34-36 3. 结果与讨论 36-56 3.1 HPLC法检测蓖麻碱含量 36-37 3.1.1 样品的蓖麻碱液相检测 36 3.1.2 蓖麻碱标准曲线 36-37 3.2 变应原检测标准曲线 37 3.3 蓖麻碱高效降解菌株的筛选及初步鉴定 37-42 3.3.1 实验室现有降解菌的筛选 37-38 3.3.2 蓖麻碱高效降解菌株的筛选 38-39 3.3.3 脱毒菌株的初步鉴定 39-42 3.4 复合菌株发酵蓖麻饼粕的脱毒效果 42-43 3.5 混菌发酵蓖麻饼粕降解蓖麻碱的单因素试验 43-46 3.5.1 底物料液比对蓖麻碱降解率的影响 43 3.5.2 培养温度对蓖麻碱降解率的影响 43-44 3.5.3 接种量对蓖麻碱降解率的影响 44-45 3.5.4 菌液接种比例对蓖麻碱降解率的影响 45 3.5.5 发酵时间对蓖麻碱降解率的影响 45-46 3.6 响应面分析法优化混菌发酵工艺参数 46-50 3.6.1 因素选取和试验设计 46-47 3.6.2 发酵模型的建立及显著性检验 47-50 3.6.3 工艺优化与验证试验 50 3.7 蓖麻饼粕发酵样品的营养成分分析 50-51 3.8 菌株的蓖麻碱降解机理研究 51-56 3.8.1 比色法测定腈水解酶活性的标准曲线 51 3.8.2 比色法与HPLC检测腈水解酶活性方法比较 51-52 3.8.3 供试菌株的腈水解酶活性分析 52-54 3.8.4 菌株腈水解酶对不同底物的作用效果 54-56 4. 结论 56-57 5. 展望 57-58 6. 参考文献 58-65 7. 攻读硕士学位期间发表论文情况 65-66 8. 致谢 66
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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 饲料
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