出芽短梗霉發(fā)酵產(chǎn)普魯蘭多糖的初步研究.pdf

1、普魯蘭多糖(pullulan)是出芽短梗霉發(fā)酵產(chǎn)生的一種由葡萄糖單元組成的線性胞外同聚多糖,也是一種應(yīng)用價(jià)值很高的微生物胞外多糖。其分子內(nèi)獨(dú)特的鏈接方式賦予了它獨(dú)特的理化性質(zhì),例如:膠粘性、成膜性、成纖性、可塑性及阻氣性等,因而被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。普魯蘭多糖可用于制備食品保鮮膜、低熱量食品添加劑、膠囊、血漿替代品、環(huán)境污染調(diào)節(jié)劑以及粘合劑、凝聚劑等。根據(jù)文獻(xiàn)資料可知,出芽短梗霉發(fā)酵產(chǎn)生胞外多糖時(shí)容易產(chǎn)生難以去除的黑色

2、素,給產(chǎn)品的后處理帶來極大的不便,在發(fā)酵過程中,菌體的生長代謝也影響多糖的產(chǎn)生。因此,現(xiàn)今研究普魯蘭多糖應(yīng)主要從選育不產(chǎn)黑色素的高產(chǎn)菌株和優(yōu)化發(fā)酵條件兩面進(jìn)行,以期為其進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
　　 本實(shí)驗(yàn)室保存有一株經(jīng)美國賓夕法尼亞大學(xué)誘變處理過的不產(chǎn)黑色素的出芽短梗霉菌株,其已知產(chǎn)糖量為32.9g/L。本研究主要以此菌株為出發(fā)菌株,對(duì)其進(jìn)行紫外誘變選育更高產(chǎn)的菌株,并對(duì)選育出的高產(chǎn)菌株進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵條件的優(yōu)化研

3、究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 (1)在出芽短梗霉生長期內(nèi),通過顯微觀察發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間的延長,細(xì)胞有多種形態(tài)的變化,但只有在類似酵母形態(tài)的細(xì)胞時(shí)才能產(chǎn)生普魯蘭多糖,且膨脹細(xì)胞數(shù)與胞外多糖的產(chǎn)量成正相關(guān)。并且發(fā)酵第七天時(shí)膨脹細(xì)胞數(shù)達(dá)到最高。
　　 (2)在選擇30W的紫外燈,30cm照射距離和8min的照射時(shí)間條件下,誘變選育出突變菌株UV-1,其產(chǎn)糖量可達(dá)到46.96g/L,是出發(fā)菌株的1.43倍,因此,可將此突變株作為后續(xù)發(fā)

4、酵優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的出發(fā)菌株。
　　 (3)有關(guān)突變菌株UV-1發(fā)酵的初步研究,主要分為搖瓶發(fā)酵和5L發(fā)酵罐條件來進(jìn)行。首先對(duì)搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化,通過單因素實(shí)驗(yàn)篩選出有顯著效應(yīng)的三個(gè)因素,分別是:蔗糖作為碳源,其添加量選擇50g/L、55g/L、60g/L;酵母浸膏最為氮源,其添加量選擇3g/L、5g/L、7g/L;金屬離子選擇鎂離子。在此基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面中心組合設(shè)計(jì)優(yōu)化顯著因素的水平。結(jié)果表明:碳源(蔗糖)含量、氮源(酵母浸膏)含

5、量和金屬離子對(duì)普魯蘭的產(chǎn)率都有顯著影響(P＜0.05),碳源和氮源的交互作用相對(duì)明顯,碳源和金屬離子以及氮源和金屬離子的交互作用不顯著。因此優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)為:蔗糖添加量56.63g/L,酵母浸膏添加量3.74g/L,金屬離子選擇Mg2+,此時(shí)產(chǎn)量為61.2985g/L。
　　 通過進(jìn)一步對(duì)搖瓶發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,最終確定其最佳工藝參數(shù)為:接種量為1％,發(fā)酵溫度為28℃、裝液量為100mL、pH為5.5,此時(shí)多糖產(chǎn)量為61.09