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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
下 载: 5次
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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。

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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