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丁酸梭状芽孢杆菌Z-10发酵工艺优化

作　者: 金华
导　师: 陈卫
学　校: 江南大学
专　业: 食品科学
关键词: 丁酸梭状芽孢杆菌发酵工艺优化菌体浓度芽孢芽孢形成率
分类号: TQ929
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

微生态制剂在替代抗生素、防治畜禽疾病和改善环境等方面的积极作用已经得到了公认。目前广泛应用的非芽孢类活菌制剂普遍存在保存期短、活性不稳定等缺点,给实际应用带来很多困难,这个问题在动物用微生态制剂上尤为明显。丁酸梭状芽孢杆菌Z-10(Clostridium butyricum Z-10,丁酸菌Z-10)是由本实验室从健康人体粪便中分离得到的,并已对其生长特性和安全性进行了研究。本论文主要以提高丁酸菌Z-10的菌体浓度和芽孢形成率为目的,针对丁酸菌Z-10培养中的培养基、接种条件、pH和培养温度等影响因素分别对种子培养工艺、发酵工艺进行了优化,并进一步研究了丁酸菌Z-10芽孢的形成条件。采用液体静置培养法研究了丁酸菌Z-10的种子培养工艺,最终确定了种子培养基和培养条件。在此条件下培养丁酸菌Z-10并测定丁酸菌Z-10的生长曲线。以此为基础,进一步优化了丁酸菌Z-10的发酵工艺,最终确定了发酵培养基和发酵条件:接种方式采用80℃热处理10min,接种pH为7.0,接种量5%,培养温度为38℃;本论文还针对芽孢形成率不稳定的问题对芽孢形成条件进行了研究,采取在培养一定阶段调节pH的方法,使芽孢形成率的稳定性保持在较高水平。按照上述发酵工艺进行发酵,菌体浓度可达1.3×109 cfu/mL,芽孢形成率达到61%。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1. 前言  9-21
  1.1 正常菌群  9-11
    1.1.1 正常菌群的概念  9
    1.1.2 正常菌群与宿主的关系  9-10
    1.1.3 正常菌群的生理功能  10-11
    1.1.4 微生态平衡和失调  11
    1.1.5 正常菌群的某些危害性  11
  1.2 微生态学理论和微生态制剂  11-16
    1.2.1 微生态学理论  11-13
    1.2.2 微生态制剂的发展概况  13-14
    1.2.3 微生态制剂的作用  14-16
  1.3 丁酸梭状芽孢杆菌  16-19
    1.3.1 丁酸梭状芽孢杆菌的发现  16
    1.3.2 丁酸菌的特征  16-17
    1.3.3 丁酸菌的生理作用  17-18
    1.3.4 丁酸菌的芽孢  18-19
    1.3.5 丁酸菌的应用及研究现状  19
  1.4 立题背景  19-20
  1.5 研究内容  20-21
2. 材料与方法  21-27
  2.1 实验材料  21-23
    2.1.1 实验菌株  21
    2.1.2 实验试剂及材料  21
    2.1.3 主要仪器设备  21-22
    2.1.4 培养基  22-23
  2.2 实验方法  23-27
    2.2.1 菌种的活化与增殖  23
    2.2.2 菌体浓度和芽孢数量的测定  23
      2.2.2.1 菌体浓度的测定  23
      2.2.2.2 芽孢数量的测定  23
      2.2.2.3 芽孢形成率  23
    2.2.3 种子培养工艺的优化  23-25
      2.2.3.1 培养温度对菌体生长的影响  23-24
      2.2.3.2 初始pH 对菌体生长的影响  24
      2.2.3.3 接种量对菌体生长的影响  24
      2.2.3.4 生长曲线的测定  24
      2.2.3.5 碳源对菌体生长的影响  24
      2.2.3.6 氮源对菌体生长的影响  24
      2.2.3.7 盐酸半胱氨酸对菌体生长的影响  24
      2.2.3.8 金属离子对菌体生长及芽孢形成的影响  24-25
    2.2.4 发酵工艺的优化  25-26
      2.2.4.1 发酵条件  25
      2.2.4.2 碳源的筛选与优化  25
      2.2.4.3 氮源的筛选与优化  25
      2.2.4.4 碳氮原料配比及pH 调控对发酵效果的影响  25-26
      2.2.4.5 接种量对发酵效果的影响  26
      2.2.4.6 培养温度对最终菌体浓度的影响  26
      2.2.4.7 恒pH 条件下生长曲线的测定  26
    2.2.5 芽孢形成条件的研究  26
      2.2.5.1 菌种热处理条件对芽孢形成的影响  26
      2.2.5.2 接种温度对芽孢形成的影响  26
    2.2.6 pH 调控及发酵时间对芽孢形成的影响  26-27
3. 结果与分析  27-50
  3.1 种子培养条件的优化  27-29
    3.1.1 培养温度对菌体生长的影响  27
    3.1.2 初始pH 对菌体生长的影响  27-28
    3.1.3 接种量对菌体生长的影响  28-29
    3.1.4 丁酸菌Z-10 在初始种子培养基中的生长曲线  29
  3.2 种子培养基的筛选与优化  29-41
    3.2.1 碳源的筛选与优化  29-31
      3.2.1.1 不同碳源对菌体生长的影响  29-30
      3.2.1.2 葡萄糖添加量对菌体生长的影响  30-31
    3.2.2 氮源的筛选与优化  31-32
      3.2.2.1 不同有机氮源对菌体生长的影响  31
      3.2.2.2 氮源配比对菌体生长的影响  31-32
    3.2.3 盐酸半胱氨酸对菌体生长的影响  32-33
    3.2.4 不同金属离子对菌体生长及芽孢形成的影响  33-41
      3.2.4.1 Ca~(~(2＋))离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  33-34
      3.2.4.2 Mg~(2＋)离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  34-35
      3.2.4.3 Mn~(2＋)离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  35
      3.2.4.4 Fe~(2＋)离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  35-36
      3.2.4.5 Zn~(2＋)离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  36-37
      3.2.4.6 Cu~(2＋)离子浓度对菌体生长及芽孢形成的影响  37
      3.2.4.7 金属离子间的交互作用及对芽孢形成的影响  37-40
      3.2.4.8 验证试验  40-41
    3.2.5 种子培养的优化工艺条件  41
    3.2.6 丁酸菌Z-10 的生长曲线  41
  3.3 发酵培养基的筛选及优化  41-44
    3.3.1 碳源的筛选与优化  41-42
    3.3.2 氮源的筛选  42-43
    3.3.3 碳氮源料配比及pH 调控对菌体生长的影响  43-44
  3.4 发酵工艺参数优化  44-46
    3.4.1 接种量的影响  44-45
    3.4.2 培养温度对最终菌体浓度的影响  45
    3.4.3 发酵工艺的优化参数  45
    3.4.4 丁酸菌Z-10 在恒pH 条件下的生长曲线  45-46
  3.5 接种条件对芽孢形成的影响  46-48
    3.5.1 菌种热处理条件对芽孢形成的影响  46-47
    3.5.2 接种温度对芽孢形成的影响  47-48
  3.6 PH 调控及培养时间对芽孢数量的影响  48-50
主要结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-57
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  57

丁酸梭状芽孢杆菌Z-10发酵工艺优化

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