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《河南农业大学》 2015年
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γ-聚谷氨酸高产菌种选育及其固体发酵工艺研究

李文杰  
【摘要】:γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)是一种生物可降解的高分子氨基酸聚合物,其无毒无污染、可食用等特性,使得它在重视环保安全的今天备受关注。而且γ-PGA具有极强的吸水性、吸附性、生物相容性、可塑性等,在农业、医疗、材料、食品等领域具有良好的开发和应用前景。本文通过对γ-PGA产生菌诱变选育出更高产的菌株,并对菌株的固体发酵培养基质和工艺参数进行优化,研究固体发酵的γ-PGA在农业方面的生物学效应。主要研究内容如下:1.以实验室保藏的γ-PGA产生菌YP-11为出发菌株,对其进行化学诱变(甲基磺酸乙酯EMS)得到一株较高产菌株YE-5,其γ-PGA产量为20.33g·L~(﹣1),较出发菌株提高了13.3%。为了进一步提高产量,又对菌株YE-5进行(紫外UV-硫酸二乙酯DES)复合诱变,经多次诱变得到一株γ-PGA产量为23.74 g·L~(﹣1)稳定遗传的菌株YE-5-2,较菌株YE-5产量提高了16.77%。2.以γ-PGA产生菌YE-5-2为菌种,考察不同底物与辅料基质对γ-PGA固体发酵的影响,确定最佳发酵基质配比为:W(黄豆粉):W(秸秆)=20:3。优化固体发酵条件,确定最佳培养条件为:初始水分60%,初始pH7~7.5,接种量10%,发酵温度37℃,发酵周期64 h。通过单因素实验,正交设计分析和响应面优化确定了γ-PGA固体发酵无机盐和碳氮源添加的最优配方:MgSO_4·7H_2O 0.25 g·L~(﹣1),MnSO_4·H_2O 0.1 g·L~(﹣1),CaCl_2 0.15 g·L~(﹣1),FeCl_3·6H_2O0.06 g·L~(﹣1),柠檬酸20.39 g·kg~(-1),甘油10g·kg~(-1),NH_4NO_313.8 g·kg~(-1)。在最优发酵基质和培养条件下,γ-PGA产量为137.19 g·L~(﹣1)。3.选择玉米、小麦、金盏菊三种供试材料,初步研究了γ-PGA的生物效应。γ-PGA能够有效增加玉米幼苗的生物量,在低营养条件下,γ-PGA对提高玉米的生物量和与叶绿素含量效果更显著。用γ-PGA浸种对小麦根部的生长和根系活力有很显著的促进作用。最大根长和地下干重最高均提高了60%左右,根系活力提高了22.87%。用γ-PGA对发酵秸秆进行处理,大大提高了金盏菊在发酵秸秆上的出苗率,γ-PGA浓度为0.005g·L~(-1)时,出苗率达到91.67%,比草炭的出苗率还要高出10%。实现了低成本的发酵秸秆替代草炭的愿望。
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ920.6;Q933

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【参考文献】
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