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《南昌大学》 2014年
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兼性厌氧产蛋白酶菌株的筛选及其发酵豆粕工艺研究

唐晓星  
【摘要】:本论文以兼性厌氧、产蛋白酶为条件,筛选发酵豆粕优良菌种;对筛选菌株进行毒理性实验和蛋白酶相对酶活力的测定,并结合实验室保藏的植物乳杆菌NCU116对豆粕发酵技术进行研究,跟踪分析发酵过程,确定最佳发酵工艺条件。 本文的主要研究内容与结论如下: (1)优良发酵豆粕菌种的筛选与鉴定。在发酵豆粕、自然发酵的豆豉中筛选得到1株兼性厌氧、产蛋白酶菌株。经生理生化实验、分子生物学实验,确定其为甲基营养型芽孢杆菌,并命名为NCU507。 (2)甲基营养型芽孢杆菌NCU507(Bacillus methylotrophicus NCU507)的毒理性研究。首先对甲基营养型芽孢杆菌NCU507生长曲线的进行测定,0~8h,NCU507菌数迅速增加至9.1×107cfu/mL(7.96logCFU/mL);8h~20h,菌数缓慢增加,在20h时达到最大,为4.8×108cfu/mL (8.68logCFU/mL);之后,菌数缓慢减少,40h时减少至1.8×107cfu/mL (7.26logCFU/mL)。然后,测定NCU507的细胞毒性,发现其在106cfu/mL和107cfu/mL时的加入量不会引起Caco-2细胞膜结构的破坏,无细胞毒性。 (3)甲基营养型芽孢杆菌NCU507(Bacillus methylotrophicus NCU507)的酶学性质研究。在不同的温度、pH、保温时间等因素的限制下测定蛋白酶的相对酶活力。结果表明,在40℃、pH为7.0时相对酶活力和酶的稳定性最高,Mn2+对酶反应促进作用最为明显。 (4)甲基营养型芽孢杆菌NCU507(Bacillus methylotrophicus NCU507)单菌发酵豆粕工艺研究。单因素实验表明最佳发酵时间为96h、最佳发酵温度为37℃、最佳接种量为4%、最佳料水比为1:1。.响应面实验优化结果表明最佳发酵温度36.8℃,最佳料水比为1:1.2,最佳发酵时间为85h;在此条件下,理论可预测的水解度为26.24%。根据理论预测条件进行验证实验,结果显示其水解度为26.13%,与预测值接近,表明实验优化所得工艺条件可靠。 对单菌发酵豆粕过程动态分析,在前48h内,菌数维持在大约8.85logCFU/g;随着时间的增加,甲基营养型芽孢杆菌NCU507的菌数逐渐下降。终点96h时,下降至6.66logCFU/g。总蛋白的含量逐渐上升。0h时,初始总蛋白含量为47.68%(w/w),终点96h时,总蛋白含量增加至52.90%(w/w)。小肽含量持续增加。在0h~36h内,小肽的含量迅速增加,由0.30%增加至21.40%(w/w),之后在36h~96h内,小肽的含量缓慢增加,终点96h时,达到28.13%(w/w)。有机酸含量呈逐渐减少趋势,在0h~24h内,有机酸含量维持在0.49%(w/w),接着在24h~72h内迅速下降,在72h时,有机酸含量降至0.15%(w/w);在72h~96h内,有机酸含量持续下降并逐渐降低至0%(w/w)。 (5)甲基营养型芽孢杆菌NCU507(Bacillus methylotrophicus NCU507)与植物乳杆菌NCU116混菌固态发酵豆粕工艺研究。单因素实验表明,NCU116与NCU507最佳接种比例为1:4、最佳总接种量为9%、最佳发酵时间为96h、最佳料水比比例为1:1。响应面优化结果表明,最佳接种比例为5:1、最佳总接种量为7.50%、最佳料水比为1:1.2。此优化结果,理论可预测的水解度为26.52%。根据理论预测条件进行验证实验,结果显示其水解度的为26.37%,与预测值接近,表明实验优化所得工艺条件可靠。 对混菌发酵豆粕过程动态分析,植物乳杆菌NCU116的加入使得甲基营养型芽孢杆菌NCU507菌数的稳定期从48h缩短为24h,0h~24h时,NCU507的菌数维持在9.58log CFU/g左右,然后在24h~96h内,迅速下降至4.72logCFU/g; NCU116的菌数的稳定期时间较长,在0h~48h时一直维持在8.83logCFU/g,然后在48h~96h内,下降至6.00log CFU/g。总蛋白含量逐渐上升,终点96h时,总蛋白含量为57.08%(w/w)。与单菌发酵相比,混菌发酵实验总蛋白含量上升了4.18%(w/w);小肽含量在整个发酵过程中呈上升趋势,终点96h时,豆粕中小肽含量达到26.78%(w/w),与单菌发酵相比,数值偏低。有机酸含量呈先上升,后下降,再稳定的趋势,且与单菌发酵相比,有机酸含量在整个发酵过程中维持较高水平。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ925.2;TS209

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