濃縮蘋果汁中富馬酸主要產(chǎn)生菌的分離鑒定及代謝動力學(xué)研究.pdf

1、富馬酸(又名延胡索酸，反丁烯二酸)是濃縮蘋果汁的品質(zhì)安全性檢測指標(biāo)之一。其含量的高低可以間接反映一個生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝和管理狀況。高質(zhì)量的蘋果汁中富馬酸含量通常不超過3mg/L。微生物污染是濃縮蘋果汁中富馬酸超標(biāo)的主要原因，目前普遍認(rèn)為根霉是蘋果汁中富馬酸產(chǎn)生的最主要原因。本研究以現(xiàn)有蘋果濃縮汁工業(yè)化生產(chǎn)線為背景，通過了濃縮蘋果汁中富馬酸主要產(chǎn)生菌的分離鑒定，并對其代謝產(chǎn)生富馬酸的動力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)研究，旨在揭示目前蘋果濃縮汁中富馬酸

2、的形成機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)建立蘋果汁中富馬酸全程控制技術(shù)體系。其主要結(jié)論如下： 1.首次成功的從不同批次蘋果上分離出三株產(chǎn)富馬酸菌株。經(jīng)過菌落形態(tài)、顯微形態(tài)及18SrDNA測序鑒定，得出三株菌種為同一種，均為葡枝根霉-RhizopusstoloniferATCC14037。 2.研究發(fā)現(xiàn)葡枝根霉最容易利用葡萄糖、果糖，并能產(chǎn)生大量的富馬酸，而利用蔗糖、乳糖、可溶性淀粉的能力較弱，在無碳源的培養(yǎng)基上葡枝根霉不能生長；在氮源的

3、利用上，葡枝根霉利用硫酸銨、蛋白胨的能力要優(yōu)于脲、硝酸鈉，在培養(yǎng)基中無氮的情況下，葡枝根霉仍可以少量生長，并代謝生成少量的富馬酸。 3.對影響葡枝根霉生長、累積富馬酸的11個主要影響因子進(jìn)行篩選，得出KH2PO4、MgSO4·7H2O、pH影響最為顯著，顯著水平達(dá)90％以上。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對影響葡枝根霉的三個顯著影響因子KH2PO4、MgSO4·7H2O、pH的最佳水平和交互作用進(jìn)行了研究，建立了該菌生長和累積富馬酸的二次多項(xiàng)數(shù)

4、學(xué)模型，通過對此模型方程的3-D及等高線圖進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在0.09％～0.11％KH2PO4，0.05％MgSO4·7H2O，pH4.39～4.85的培養(yǎng)條件下，每L發(fā)酵液中富馬酸的含量在7.55mg(本試驗(yàn)中心點(diǎn)預(yù)測值)以上；而獲得本次試驗(yàn)最佳的組合0.10％KH2PO4，0.05％MgSO4·7H2O，pH為4.63，此時富馬酸的最高含量為7.65732mg/L；0.13％KH2PO4，0.05％MgSO4·7H2O，pH為4.36

5、，此時菌絲干重的最高量為2.97325g/L。在0.11％KH2PO4，0.05％MgSO4·7H2O，pH為4.45條件下，可同時獲得2.91237g/L的菌絲干重和7.52432mg/L的富馬酸。并繪制了在優(yōu)化培養(yǎng)基、優(yōu)化發(fā)酵條件下的代謝動力學(xué)曲線。 4.基于蘋果汁的匍枝根霉代謝動力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)pH的影響效應(yīng)最大，其次為裝液量和發(fā)酵時間，而溫度(24.6℃～31.4℃)的影響效應(yīng)最小；溫度在27.648℃～28.352℃、pH

6、在4.0438～4.1572、裝液量為117mL～132.75mL、發(fā)酵時間為6.4～6.9d時，富馬酸有95％的概率會大于12.62mg/L。當(dāng)溫度為28℃，pH為4.4，裝液量為100mL,發(fā)酵時間為6d時，發(fā)酵液中富馬酸的含量最高為17.54mg/L。當(dāng)溫度為31.4℃，pH為4.0，裝液量為16mL,發(fā)酵時間為6d時，菌絲干重最高為2.300g/L；通過對兩個回歸方程的聯(lián)合求解，當(dāng)溫度為30.594℃，pH為3.9508，裝液量