酿酒酵母胞内海藻糖的提取纯化及近红外检测

论文摘要

海藻糖因其独特的生物学特性而倍受关注,现已成为当今国际社会研究和开发的热点。由于酵母中海藻糖含量较高,可达细胞干重的20%,本文主要以苹果酒酵母为研究对象菌株,系统研究了酿酒酵母的筛选、海藻糖的提取纯化和检测、酵母动力学模型的构建、近红外光谱分析测定海藻糖模型,获得如下主要结果:（1）对24株酵母菌体通过各项指标筛选出PF2是产生海藻糖的最佳苹果酒酵母菌,同时建立了PF2的基质消耗、生长及海藻糖生成的动力学模型。（2）确定了紫外分光光度计和液相色谱检测海藻糖条件。其中,蒽酮硫酸比色法便于操作且经济快速,适合大批量定性的测定;而高效液相色谱法测定结果的精准性较高,重现性较好,适合于海藻糖的准确定量。（3）采用Plackett-Burman及Box-Behnken设计,利用Design-Expert软件,以海藻糖积累量和生物量为指标,确定了高积累海藻糖培养条件:初始PH值为5.4的发酵液,15%的接种量,40℃条件下,转速为150 r/min摇床发酵培养20 h,得到的生物量及海藻糖积累量为最多;同时获得了高积累海藻糖的培养基配方:葡萄糖40 g/L,酵母浸粉15g/L,硫酸铵4.5 g/L,蛋白胨20 g/L,硫酸铜31.5 mg/L,核黄素0.17 mg/L,生育酚0.8 mg/L,硫酸镁400 mg/L,PABA 0.6 mg/L,硫酸钙140 mg/L,氯化镍36 mg/L。优化条件下海藻糖最高积累量可达0.23 g/L,比优化前的0.125 g/L提高了54.34%。（4）酵母发酵产生海藻糖呈一定的时间规律,发酵时间达到20 h时,可获得海藻糖产量的最高值,20 h之后趋于平稳;酵母的生长也具有同样的规律。说明20 h既是海藻糖积累也是酵母生长的最佳时间;胞外海藻糖的产生时间早于胞内海藻糖并具有一定的规律性,且产量较多,可达到胞内的50%,该发现对于胞外海藻糖进一步的研究及探索提供了依据。（5）近红外光谱分析技术可用于酵母胞内海藻糖的定量测定。利用OPUS 5.5 QUNAT-2分析程序,选择偏最小二乘回归方法建立了酵母发酵过程中胞内海藻糖产生的定标模型,然后用验证集样品检验此模型,检测结果准确可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 海藻糖生物学性质及作用机制研究
• 1.1.1 海藻糖的理化性质
• 1.1.2 海藻糖生物合成及代谢机制
• 1.2 海藻糖研究现状
• 1.2.1 国内研究概况
• 1.2.2 国外研究概况
• 1.3 海藻糖应用前景
• 1.3.1 海藻糖在医学上的应用
• 1.3.2 海藻糖在食品行业中的应用
• 1.3.3 海藻糖在农业中的应用
• 1.3.4 海藻糖在化妆品行业中的应用
• 1.4 近红外光谱技术介绍
• 1.4.1 近红外光谱技术的发展历史
• 1.4.2 近红外光谱技术分析技术原理及特点
• 1.4.3 近红外光谱技术分析技术的操作流程
• 1.4.4 近红外光谱技术的应用及前景
• 1.5 本论文研究方案
• 1.5.1 本研究的目的及意义
• 1.5.2 本文研究内容和技术路线
• 第二章 24 株酿酒酵母中高积累海藻糖菌株的优选研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 海藻糖最佳吸收波长的确定及24 株酵母种子液生长曲线的绘制
• 2.2.2 24 株待试菌株发酵性能测试
• 2.2.3 24 株待试菌株生物量及胞内海藻糖含量的测定
• 2.3 本章小结
• 2积累海藻糖发酵条件及培养基的优化'>第三章 酿酒酵母PF₂积累海藻糖发酵条件及培养基的优化
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 发酵条件单因素结果
• 3.2.2 Plackett-Burman 设计试验结果
• 3.2.3 关键因子单因素试验结果
• 3.2.4 B-B 试验结果
• 3.3 本章小结
• 2发酵动力学研究'>第四章 酿酒酵母PF₂发酵动力学研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 种子液生长曲线的绘制
• 2 发酵过程分析'>4.2.2 PF₂发酵过程分析
• 4.2.3 菌体生长动力学模型的构建
• 4.2.4 产物生成动力学模型构建
• 4.2.5 底物消耗动力学模型的构建
• 4.3 本章小结
• 2胞内海藻糖的提取纯化及动态变化测定研究'>第五章 酿酒酵母PF₂胞内海藻糖的提取纯化及动态变化测定研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 结果与分析
• 2 菌体生物量变化曲线的绘制'>5.2.1 PF₂菌体生物量变化曲线的绘制
• 5.2.2 蒽酮硫酸法测定海藻糖标准曲线的绘制
• 5.2.3 高效液相色谱法测定海藻糖
• 5.2.4 胞内胞外海藻糖产生的动态变化
• 5.2.5 海藻糖提取液的纯化
• 5.3 本章小结
• 第六章 近红外光谱技术检测酵母胞内海藻糖模型的建立
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 主要培养基和溶液
• 6.1.3 主要仪器设备
• 6.1.4 试验方法
• 6.1.5 模型的建立及优化
• 6.2 结果与分析
• 2 胞内海藻糖近红外光谱扫描图谱'>6.2.1 酿酒酵母PF₂胞内海藻糖近红外光谱扫描图谱
• 6.2.2 校正模型的建立与优化结果
• 6.2.3 校正模型的验证
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论与展望
• 本论文的创新点
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介