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《江南大学》 2009年
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菊芋发酵生产L-乳酸的研究

葛向阳  
【摘要】: 近年来,国内外对L-乳酸的需求日趋增加,而我国L-乳酸的生产技术比较落后。菊芋作为一种生长能力强、抗盐碱、耐沙漠的作物,其在我国中西部地区的种植面积正以基地的形式逐年加大。菊芋深加工的研究引起了国内外学者的广泛关注,然而开展菊芋发酵生产L-乳酸的研究尚未见报道。由于乳酸菌自身不能利用菊粉,本研究采用一株菊粉酶活力较强的黑曲霉为产酶菌株,以乳酸杆菌G-01为L-乳酸生产出发菌株,对以菊芋为原料的L-乳酸的发酵法生产进行了研究。主要内容及结果如下: ⑴通过对黑曲霉产菊粉酶培养基组成的优化,得到最佳培养基组成:葡萄糖40 g/L,蛋白胨30 g/L和蔗糖脂4 g/L。并在该优化条件下于30℃,140 r/min下进行摇瓶发酵,96 h后菊粉酶酶活力达到230 U/mL。进一步研究表明菊粉酶是一种诱导酶,从诱导效果上看,蔗糖酯相对于菊粉是一种更有效的合成诱导剂,该物质可以激活用于生产菊粉酶的mRNA的合成。同时由于蔗糖酯在溶液中相对于菊粉,更难水解,所以有着更强的和持续的诱导作用。研究还发现在使用葡萄糖作为碳源,蔗糖酯作为合成促进剂时,更有利于菌丝体的生长和酶的合成。通过对该株菌的基因和形态学分析,确定其为黑曲霉。 ⑵菊粉酶的提取,先采用30%饱和度的硫酸铵盐析,沉淀除杂,然后采用70%饱和度盐析,经透析除盐,聚乙二醇20000浓缩,得到总酶活25253U,单位酶活1262 U/mL,比酶活64.37 U/mg,回收率83%,纯化倍数2.36。进一步纯化表明黑曲霉产菊粉酶是由两种分子量相差较小的内切酶和外切酶组成,前者分子量在165~210 kDa,而后者的分子量在160~170 kDa。比较转化酶和菊粉酶在30℃的催化动力学发现:转化酶的Km=34.9 mmol/L,Vm=909μmol/min,菊粉酶的Km=68.3 mmol/L,Vm=476.2μmol/min,这表明转化酶的最大反应速率接近菊粉酶的2倍,然而达到最大反应速率所需底物的浓度却接近菊粉酶的一半。 ⑶通过DES和NTG对乳酸杆菌G-01进行诱变,并进行耐渗透驯化,使菌株以葡萄糖为底物产酸达到92.8 g/L,提高了近1倍。乳酸菌G-02菌株经过多次传代接种,表现出较好的传代稳定性。通过对该菌株的基因、形态学及代谢产物分析,确定其为干酪乳杆菌(Lactobacillus casei),乳酸同型发酵,而且产物中L-乳酸的光学纯度达到95%以上,为一株较为理想的L-乳酸生产菌株。 ⑷为了消除菊粉酶合成体系中的产物抑制现象,降低发酵液中黑曲霉菌丝体密度,同时避免在同步糖化与发酵菊芋产乳酸工艺中的染菌问题,使乳酸杆菌在菊芋糖化酶液中提前形成优势菌群,本研究采用在黑曲霉产酶培养基中适时接入乳酸菌的混合培养工艺,并对混合培养工艺条件进行了优化。结果表明,在产酶培养开始12 h接入乳酸杆菌,可以显著提高黑曲霉后期产菊粉酶的活性,在优化的培养基中,经过60 h的培养,菊粉酶活力将达到250 U/mL,较参照水平(50 U/mL)提高了近4倍。进一步研究发现,乳酸菌的接入显著地降低了发酵液中可发酵性糖的浓度,发酵液中黑曲霉菌丝体浓度降低到参照的一半,而且黑曲霉的菌丝体形态发生了明显的改变,从而更有利于生存在竞争的环境中。 ⑸对采用同步糖化与发酵工艺利用菊芋生产L-乳酸的工艺进行了探索,研究发现最适发酵工艺为菊粉酶活量50 U/mL,接种量为35%,菊芋粉抑制浓度为230 g/L,碳酸钙浓度50 g/L。为了进一步提高乳酸发酵活力,将柠檬酸代谢引入乳酸发酵工艺,结果表明:柠檬酸代谢可以显著提高乳酸杆菌的抗酸胁迫能力和乳酸发酵活性,最适柠檬酸添加浓度为10 g/L。在最佳工艺条件下,通过采用50℃初始水解1h的补料发酵工艺,经40℃,30 h发酵,L-乳酸浓度达到141.5 g/L,得率为52.4g乳酸/100g菊芋粉。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ921.3

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1 彭志宏;;同步糖化发酵法生产乳酸工艺的研究进展[J];化工进展;2011年08期
2 胥九兵;王乃强;刘宗利;刘海玉;张莉;杨海军;;菊芋资源开发利用研究进展[J];精细与专用化学品;2012年11期
3 周杰民;康传利;葛向阳;张伟国;;高温混菌发酵生产果胶酶的研究[J];食品工业科技;2012年03期
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1 周杰民;果胶酶高产菌株的选育及其应用[D];江南大学;2012年
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1 叶淑红,张福琪,张苓花,王运吉;菊粉酶酶源菌株的筛选及其发酵条件[J];大连轻工业学院学报;2001年01期
2 陈晓明,金征宇;菊粉降解生产低聚果糖[J];饲料工业;2000年11期
3 王艳,金征宇,徐学明,许继春,王伟;酵母产内切型菊粉酶水解菊芋生产饲用低聚果糖的研究[J];饲料工业;2001年01期
4 徐伟;王鹏;张兴;;微波辐照对干酪乳杆菌高产L-乳酸的诱变效应[J];辐射研究与辐射工艺学报;2007年05期
5 杨慧敏,孙秋,张炳火,吴少华;微生物菊粉酶发酵生产研究[J];贵州农业科学;2004年03期
6 黄谷亮;秦菊霞;李楠;郭海蓉;周晓薇;李红;苏萍;;干酪乳杆菌产L-乳酸发酵条件的研究[J];广西大学学报(自然科学版);2007年04期
7 陈雄;内切型菊粉酶高活力菌株的筛选[J];湖北农业科学;2003年03期
8 朱宏吉,胡金榜,赵忠祥,金鼎五,聂清德;动态膜分离式连续酶解装置生产果糖的研究[J];化学工业与工程;1995年04期
9 杨萍;;L-乳酸的生产及其应用研究[J];科技信息(科学教研);2008年17期
10 齐宏秀;乳酸的应用及生产概况[J];辽宁化工;1996年01期
【共引文献】
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1 龙晋明,樊爱民,司云森;PP和R-PVC耐衣康酸腐蚀性能研究[J];工程塑料应用;1999年01期
2 王子迎;;美国大学微生物学教学的特点与思考[J];合肥师范学院学报;2010年03期
3 游银伟,汪天虹,岳寿松;海洋青霉(Penicilliumsp.)FS010441的形态学观察和产纤维素酶性质初步研究[J];山东农业科学;2005年01期
4 张晗星;孟武;封文涛;李十中;;米根霉HZS6生产高光学纯度L-乳酸发酵条件的研究[J];山东农业科学;2009年08期
5 李瑞国;朱秀敏;杨慧;;不同萌发期绿豆芽蛋白质含量的测定及营养价值分析[J];山东农业科学;2011年01期
6 葛宏华,孙莉宁,张其瑞;家蚕血淋巴蛋白的发育变化和BmLSP的纯化[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年03期
7 孔小卫,李坤,江洪波;二甲亚砜对水稻浸种及苗期的后续效应研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年03期
8 刘晓颖,丁毅;鸡脑P物质的制取及分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年01期
9 袁华玲,赵帜平,张部昌,周恩志;萝卜风味品质与营养成分相关及通径分析[J];安徽大学学报(自然科学版);1995年S1期
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1 黄万抚;叶茜;;电渗析的分离机理及应用[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
2 周亚军;康建波;刘妍菊;苏丹;马龙彪;;混合肉肌原纤维蛋白特性研究[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
3 闫云君;蔡勇;杨江科;;基于易错POR技术的短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)脂肪酶YZO2的定向进化[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 赵新波;祝诗平;;沼气研究和利用的现状与发展趋势[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
5 龚加顺;胡小静;彭春秀;周红杰;;普洱茶及其原料多糖分子组成及光谱学特性研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
6 隆小华;刘兆普;刘玲;王琳;严一诺;;盐生能源植物-菊芋研究进展[A];中国海洋学会海洋生物工程2005年学术年会论文集[C];2005年
7 隆小华;刘兆普;刘玲;王琳;;盐生能源植物菊芋研究进展[A];中国海洋学会海洋生物工程专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
8 高龙;王全杰;杨小岚;范怀林;;艾蒿精油的研究进展及其在皮革中的应用[A];2010年全国皮革化学品会议论文集[C];2010年
9 肖峰;陈伟;;现代食品微生物控制面临的挑战[A];“食品加工与安全”学术研讨会暨2010年广东省食品学会年会论文集[C];2010年
10 李铁民;;微生物资源在东北老工业基地振兴中的战略地位[A];发展循环经济 落实科学发展观——中国环境科学学会2004年学术年会论文集[C];2004年
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5 冷一非;嗜热链球菌抗噬菌体菌株的选育、培养及冻干发酵剂的研究[D];华中农业大学;2010年
6 申君;桃蚜的抗药性监测、杀虫剂的配方筛选及其增效生化机理的研究[D];华中农业大学;2010年
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8 杜学敏;蚯蚓纤溶酶的分离纯化及部分组分的性质[D];河北大学;2007年
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10 宋庆平;水溶性壳聚糖衍生物的制备及其抗菌性能研究[D];安徽工程大学;2010年
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1 齐祥;苏肇秦;唐勇;蒋建新;;木质纤维素发酵转化乳酸研究进展[J];现代农业科技;2010年05期
2 陈铭达,刘兆普;菊芋的加工及开发利用[J];中国林副特产;2004年04期
3 洪安安;刘灿明;刘德华;;L-乳酸的微生物发酵[J];化学工程与装备;2008年02期
4 疏秀林;施庆珊;欧阳友生;陈仪本;;微生物发酵生产果胶酶的研究概述[J];发酵科技通讯;2010年01期
5 刘军政;对我国西部菊芋种植与土地荒漠化防治研究的探索[J];甘肃科技;2003年06期
6 王媛;韩舜愈;祝霞;蒋玉梅;盛文军;;果胶酶高产菌的筛选及发酵条件的优化[J];甘肃农业大学学报;2010年03期
7 李祖明;李鸿玉;何立千;白志辉;荣瑞芬;全菲;叶磊;李丽云;李京霞;厉重先;;高产碱性果胶酶菌株的育种及其发酵条件的研究[J];工业微生物;2008年03期
8 张乐兴;高果糖浆的性质与应用[J];广州食品工业科技;2003年01期
9 全桂静;王硕;;果胶酶液体发酵条件与分离纯化的研究[J];现代食品科技;2009年11期
10 刘慧娟;华兆哲;堵国成;刘立明;陈坚;;芽孢杆菌发酵生产碱性果胶酶的温度控制策略[J];过程工程学报;2007年04期
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1 叶志隆;餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸与双水相分离[D];上海交通大学;2008年
2 袁文杰;克鲁维酵母同步糖化发酵菊芋生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2009年
3 吴学凤;米根霉半连续高强度发酵生产L-乳酸研究[D];合肥工业大学;2009年
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1 彭英云;Aspergillus ficuum SK004产外切菊粉酶及其酶解菊粉制备高果糖浆的研究[D];江南大学;2005年
2 肖小发;米根霉产L-乳酸优良菌株的同步辐射诱变选育及发酵特性研究[D];合肥工业大学;2007年
3 张劢;水稻秸秆固态糖化发酵产乳酸的研究[D];南昌大学;2007年
4 殷志鹏;果胶酶产生菌HDYM-02的诱变育种[D];黑龙江大学;2008年
5 滕云;用厨余垃圾发酵产生的乳酸铵制备聚乳酸的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 施晓燕;Phellinus sp. SYBC-L2固态发酵产漆酶条件的优化及其酶学性质的研究[D];江南大学;2008年
7 张浩森;果胶酶高产菌种的筛选及其酶学性质的研究[D];江南大学;2008年
8 生晶晶;米根霉利用鱼粉废水和淀粉废水直接发酵产L-乳酸的研究[D];大连理工大学;2008年
9 刘春辉;L-谷氨酰胺产生菌选育及其代谢调控的初步研究[D];江南大学;2009年
10 陈银芳;L-赖氨酸产生菌选育及其发酵条件的调控[D];江南大学;2009年
【二级引证文献】
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1 潘进权;曾伟文;邱玉娜;李家冬;;饲用芽孢杆菌混菌发酵产中性蛋白酶的工艺优化[J];河南工业大学学报(自然科学版);2013年02期
【二级参考文献】
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1 刘术明,贺小伟,王平,浦军平;菜子饼水解液在L异亮氨酸发酵中的应用[J];大连轻工业学院学报;2002年02期
2 王亚军,吴天星,戴贤君,董雪梅;果寡糖及其在饲料工业中的应用[J];饲料工业;1999年10期
3 刘伟;高年发;;乳酸生产菌性能的比较[J];发酵科技通讯;2002年03期
4 陈裕充,温海;新生隐球菌毒性因子与宿主的相互作用[J];国外医学.皮肤性病学分册;2000年02期
5 魏文铃,谢忠,王群力,程颖霞;青霉菊粉酶的产生和性质[J];工业微生物;1994年04期
6 钱志良,胡军,雷肇祖;乳酸的工业化生产、应用和市场[J];工业微生物;2001年02期
7 贾红华,周华,韦萍;微波诱变育种研究及应用进展[J];工业微生物;2003年02期
8 雷肇祖,钱志良,章健;工业菌种改良述评[J];工业微生物;2004年01期
9 李海军;林建群;林建强;曲音波;董锡文;;高糖和氮源对鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)L-乳酸发酵的影响[J];工业微生物;2006年04期
10 林金莺,周勇强,赖子尼;菊粉的功能与应用[J];广州化工;1999年04期
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1 杜连起;菊芋蛋糕的制作技术[J];农牧产品开发;1997年05期
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8 杜连起;;几种菊芋食品的加工技术[J];适用技术市场;1998年11期
9 张春祥,阎淳泰;枸杞乳酸发酵和酒精发酵前后各种成分的变化[J];酿酒科技;2000年01期
10 朱晓红,张惠玲;发酵型八宝粥的研制[J];食品工业科技;2001年06期
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4 周正;曹海龙;李曙光;白雪芳;杜昱光;;发酵菊芋粉生产乙醇和乳酸的研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
5 刘贤旺;刘华;罗光明;刘勇;;薏苡仁乳酸发酵保健食品的开发研究[A];中国自然资源学会全国第二届天然药物资源学术研讨会论文集[C];1997年
6 蒋世琼;;应用生物技术制取菊粉低聚糖的研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
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1 江爱民;乳酸产业生力军在楚崛起[N];中国航天报;2011年
2 上海市工业微生物研究所高级顾问 胡学智;利用酶制剂、乳酸发酵废菌体作为饲用益生菌制剂的建议[N];中国食品报;2010年
3 ;青贮饲料时如何促进乳酸发酵[N];中国畜牧兽医报;2008年
4 ;液化饲料养鱼好[N];江苏科技报;2006年
5 于明杰;生物企业实现产值35.7亿元[N];黑龙江日报;2010年
6 记者范仲福;大庆生物企业创产值35亿元[N];中国技术市场报;2010年
7 嘉兴酿造总公司 汪建国;浅谈乳酸菌在黄酒生产中的作用[N];华夏酒报;2010年
8 河北农大食品学院教授 王颉;葡萄酒酿造技术[N];河北科技报;2002年
9 本报记者 傅海军;兔粪如何处理可喂猪[N];河南科技报;2005年
10 王喜民;快速搞好青储饲料[N];中国畜牧兽医报;2006年
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1 葛向阳;菊芋发酵生产L-乳酸的研究[D];江南大学;2009年
2 高凯;内蒙古锡林河流域菊芋及野生植物能用潜力评价[D];内蒙古农业大学;2011年
3 魏凌云;菊粉的分离纯化过程和功能性产品研究[D];浙江大学;2006年
4 孙丽慧;微生物发酵制备2,3-丁二醇及其双水相萃取[D];大连理工大学;2009年
5 袁文杰;克鲁维酵母同步糖化发酵菊芋生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2009年
6 卢正东;发酵与分离耦合高强度生产L-乳酸的研究[D];华中科技大学;2010年
7 吴天祥;芭蕉芋、玉米生产酒精及酒糟乳酸化饲料发酵工艺的研究[D];江南大学;2004年
8 Mokhtar Abdo Mohammed Ali;[D];浙江大学;2004年
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10 徐伟;微波诱变乳酸高产菌选育及淀粉废水发酵制乳酸工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 张维;菊芋渣中可利用成分的提取及特性研究[D];兰州理工大学;2012年
2 孔涛;辽西北菊芋良种选育及配套栽培模式研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 韩筱;菊芋制备细菌纤维素的研究[D];东华大学;2012年
4 尹思静;利用菊芋块茎与秸秆生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2012年
5 冯迪;酒曲应用于菊芋乙醇发酵的研究[D];南京农业大学;2010年
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7 陆杰;菊芋高效再生体系的建立[D];黑龙江大学;2010年
8 潘晓琴;菊芋褐变酶酶学特性及菊糖提取的相关研究[D];华南理工大学;2011年
9 黄高峰;干旱胁迫下菊芋生理生化响应与主栽品种抗旱性比较[D];青海大学;2011年
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