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聚-ε-赖氨酸菌株筛选与发酵工艺的研究

作　者: 章莹
导　师: 陈雄
学　校: 湖北工业大学
专　业: 发酵工程
关键词: 聚-ε-赖氨酸白色链霉菌筛选发酵提取
分类号: TQ922.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

聚-ε-赖氨酸(Poly-ε-lysine,简称ε-PL)是一种主要由白色链霉菌(Streptomyces albulus)产生的、由25～30个赖氨酸残基通过其α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成的同型单体聚合物。它具有抑菌谱广、安全性高、水溶性好、热稳定性好、适应pH范围广等特点,被广泛应用于食品、生物医药、化工等领域,特别是在食品防腐剂方面具有巨大的应用前景。本论文筛选了一株ε-PL高产菌株——白色链霉菌(Streptomyces albulus),对其发酵工艺和提取工艺进行了初步研究,对ε-PL的稳定性进行了初步探讨。主要研究结果如下:①从土壤中筛选了一株聚-ε-赖氨酸(ε-PL)高产菌株,ε-PL摇瓶产量大于2g/L,通过菌落形态观察、镜检观察,结合其生理生化特征分析,初步判断该菌株为Streptomyces albulus。②采用薄层层析、紫外扫描(UV)、高效液相色谱(HPLC)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等多种测试手段对Streptomyces albulus发酵产物ε-PL进行了初步表征,初步确定本实验制备的样品为ε-PL。③利用正交实验对该Streptomyces albulus发酵生产ε-PL的培养基成分进行了优化。实验结果表明,该菌株生产ε-PL的优化培养基为:葡萄糖3%,酵母粉0.5%,(NH4)2SO4 1.5%,KH2PO4 0.2%、K2HPO4 0.12%、MgSO4·7H2O 0.05%、FeSO4·7H2O 0.003%、ZnSO4·7H2O 0.008%。在优化培养基下,ε-PL摇瓶产量达到4.95g/L。通过单因素实验对Streptomyces albulus培养条件的研究结果表明:发酵温度30℃,装液量75mL/500mL,初始pH7.0,接种量4%时,ε-PL的最高产量为5.10g/L。④对离子交换树脂提取发酵液中ε-PL的工艺条件进行了研究,确立的最佳提取条件为:使用弱酸性阳离子交换树脂D152,上柱液pH8.5,以盐酸作为洗脱剂,洗脱剂浓度为0.1mol/L,洗脱速度为1.0mL/min。在优化条件下,ε-PL平均提取得率为82%,产品纯度达到了80%以上。⑤利用高效液相色谱仪初步研究了ε-PL的稳定性。结果表明:ε-PL在pH2～11范围内稳定,抗酸能力强,在磷酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等溶液中稳定;ε-PL的热稳定性极高;在低浓度的还原剂亚硫酸钠溶液中稳定性较好;一定浓度的食品添加剂对ε-PL的稳定性影响不大。ε-PL作为食品防腐剂具有较好的应用潜力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-20
  1.1 防腐剂的种类和性质  9-13
    1.1.1 化学防腐剂的种类和性质  9-10
    1.1.2 天然防腐剂的种类和性质  10-13
  1.2 ε-PL 的结构和性质  13
  1.3 ε-PL 的抗菌谱和抑菌机理  13-15
  1.4 ε-PL 的产生菌  15
  1.5 ε-PL 的生物合成机理  15-16
  1.6 ε-PL 的降解  16-18
  1.7 ε-PL 的发酵生产  18
  1.8 ε-PL 的应用  18-19
    1.8.1 ε-PL 在食品工业中的应用  18-19
    1.8.2 ε-PL 在医药行业中的应用  19
  1.9 课题研究的目的与内容  19-20
第2章聚-ε-赖氨酸高产菌株的筛选  20-24
  2.1 材料  20
    2.1.1 培养基  20
  2.2 方法  20-21
    2.2.1 菌种筛选方法  20-21
    2.2.2 形态观察  21
    2.2.3 生理生化特征实验  21
    2.2.4 ε-PL 测定  21
  2.3 结果与讨论  21-24
    2.3.1 ε-PL 高产菌株的筛选  21-22
    2.3.2 形态观察  22-23
    2.3.3 生理生化特征  23-24
第3章聚-ε-赖氨酸的初步表征  24-29
  3.1 材料和方法  24-25
    3.1.1 ε-PL 的制备  24
    3.1.2 ε-PL 的水解与薄层层析  24
    3.1.3 ε-PL 高效液相色谱分析  24-25
    3.1.4 紫外分析  25
    3.1.5 红外光谱分析  25
  3.2 结果与讨论  25-28
    3.2.1 ε-PL 的水解与薄层层析  25
    3.2.2 紫外分析  25-26
    3.2.3 高效液相色谱分析  26-27
    3.2.4 红外光谱分析  27-28
  3.3 结论  28-29
第4章聚-ε-赖氨酸发酵工艺的优化  29-37
  4.1 材料和方法  29-30
    4.1.1 菌种  29
    4.1.2 培养基  29
    4.1.3 培养方法  29-30
  4.2 结果与讨论  30-36
    4.2.1 培养基的优化  30-34
    4.2.2 培养条件的优化  34-36
  4.3 结论  36-37
第5章聚-ε-赖氨酸提取工艺的研究  37-42
  5.1 材料和方法  37-38
    5.1.1 试剂  37
    5.1.2 实验方法  37
    5.1.3 分析方法  37-38
  5.2 结果与讨论  38-41
    5.2.1 提取工艺流程  38-39
    5.2.2 树脂的选择  39
    5.2.3 上样液pH 值的选择  39-40
    5.2.4 洗脱剂浓度的选择  40
    5.2.5 洗脱速度的选择  40
    5.2.6 实验分析  40-41
  5.3 结论  41-42
第6章聚-ε-赖氨酸的稳定性研究  42-47
  6.1 试剂与仪器  42
    6.1.1 试剂  42
    6.1.2 仪器  42
  6.2 实验方法  42
    6.2.1 HPLC 色谱条件  42
    6.2.2 ε-PL 稳定性实验  42
  6.3 结果与讨论  42-46
    6.3.1 ε-PL 的解聚  42-44
    6.3.2 ε-PL 对酸碱的稳定性  44
    6.3.3 ε-PL 对不同种类酸的稳定性  44-45
    6.3.4 ε-PL 对温度的稳定性  45
    6.3.5 还原剂对ε-PL 稳定性的影响  45
    6.3.6 食品添加剂对ε-PL 稳定性的影响  45-46
  6.4 结论  46-47
第7章结论与展望  47-49
  7.1 结论  47
  7.2 创新点  47
  7.3 展望  47-49
参考文献  49-52
致谢  52

聚-ε-赖氨酸菌株筛选与发酵工艺的研究

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