利用甘薯生产L-乳酸的菌株选育及发酵条件初步优化

论文摘要

L-乳酸及其衍生物在食品、医药、化工等多领域中有着广泛的应用,前景非常广阔。微生物发酵法不但可获得纯L-乳酸,且成本较低,因此微生物发酵法生产乳酸有着重要意义。目前国内外发酵法生产乳酸的原料多为玉米和大米,甘薯作为原料发酵生产乳酸的研究较少。但是甘薯与玉米、大米比较具有以下优点:作物产量高,淀粉等糖类物质含量高。本实验以米根霉（Rhizopus Oryzae）3.1179作为出发菌株,采用紫外线与60Coγ射线对其进行复合诱变,选育出一株突变菌株UVCo1,其利用甘薯糖化液的能力较强,遗传性状稳定。比较紫外线和60Coγ射线对米根霉孢子的诱变效果,60Coγ射线诱变效果较好,在500Gy的诱变剂量下,菌株的正突变率最高。研究中发现,突变菌株UVCo1与出发菌株Ro3.1179相比,利用可溶性淀粉发酵生产乳酸的能力有明显提高。淀粉酶活性的研究结果表明该突变菌株淀粉酶活性增强。突变菌株UVCo1进行培养基和发酵条件的优化结果为:米根霉UVCo1种子的培养时间为12h;接种量为7.5%;CaCO3的添加量为甘薯粉质量的40%较为合适;添加时间为发酵初期6h加入;摇瓶发酵温度为30℃;装液量为75ml/250ml;摇床转速为180r/min;培养基最优组合为甘薯粉120g/L（糖化后加入）,（NH4）2SO4 3g/L,KH2PO4 0.3g/L;MgSO4·7H2O 0.25g/L,ZnSO4·7H2O 0.05g/L,发酵周期为72h。在优化的培养基中进行发酵,米根霉突变菌株UVCo1发酵产物中乳酸浓度为59.4g/L,对总糖利用率达67%,分别比出发菌株提高了24.3g/L和69.2%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 乳酸的性质
• 1.2 乳酸及其衍生物的应用
• 1.2.1 乳酸的应用
• 1.2.2 乳酸盐的应用
• 1.2.3 聚乳酸的应用
• 1.3 乳酸的生产方法
• 1.3.1 化学合成法
• 1.3.2 酶法生产乳酸
• 1.3.3 发酵法
• 1.4 乳酸的发酵工艺
• 1.4.1 微生物固定化技术
• 1.4.2 乳酸原位分离技术
• 1.4.3 乳酸发酵基质的研究
• 1.5 微生物诱变育种
• 1.5.1 诱变剂及其原理
• 1.5.2 乳酸菌的诱变育种
• 1.5.3 基因工程技术在乳酸菌改良中的应用
• 1.6 甘薯的开发现状
• 1.7 本研究的目的及意义
• 2 紫外线和Co60Γ射线复合诱变筛选乳酸高产菌株
• 2.1 材料
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 实验仪器及设备
• 2.2 方法
• 2.2.1 DNS 法检测还原糖含量
• 2.2.2 甘薯868 中总糖、可溶性糖含量的测定
• 2.2.3 甘薯的糖化
• 2.2.4 培养基
• 2.2.5 育种思路
• 2.2.6 紫外线诱变及筛选
• 2.2.7 60Coγ射线诱变及筛选
• 2.2.8 初筛中正突变率的计算
• 2.2.9 计数方法
• 2.2.10 乳酸的定性
• 2.2.11 EDTA 定钙法测定乳酸含量
• 2.2.12 淀粉酶活测定
• 2.2.13 聚丙烯酰胺凝胶电泳测定菌株蛋白差异
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 葡萄糖的标准曲线
• 2.3.2 甘薯868 品种特性
• 2.3.3 甘薯双酶水解液中的糖含量
• 2.3.4 紫外线诱变的致死率曲线
• 2.3.5 紫外线的诱变结果
• 2.3.6 Co60γ射线诱变结果
• 2.3.7 紫外线诱变和60Coγ射线诱变效果的比较
• 2.3.8 反向-HPLC 检测发酵液中L-乳酸
• 2.3.9 突变菌株生理特性的研究
• 2.3.10 突变菌株的糖化酶活性
• 2.3.11 聚丙烯酰胺凝胶电泳测定菌株蛋白差异
• 2.3.12 突变菌株的遗传稳定性检测
• 2.4 小结
• 3 米根霉突变菌株UVCo1 发酵条件优化研究
• 3.1 材料
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 孢子悬浮液
• 3.2.2 孢子计数
• 3.2.3 乳酸的定量
• 3.2.4 乳酸的定性
• 3.2.5 pH 值测定
• 3.2.6 菌丝的湿重
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 不同氮源对发酵的影响
• 3.3.2 不同磷源对发酵的影响
• 3.3.3 正交实验
• 3.3.4 种子对发酵的影响
• 3对乳酸发酵的影响'>3.3.5 CaCO₃对乳酸发酵的影响
• 3.3.6 温度对发酵的影响
• 3.3.7 不同装液量对乳酸发酵的影响
• 3.3.8 摇床转速对米根霉乳酸发酵的影响
• 3.3.9 优化培养基中的发酵实验
• 3.4 小结
• 4. 讨论
• 4.1 DNS 法测定还原糖的方法改进
• 4.2 EDTA 定钙法的改进
• 4.3 甘薯的处理对发酵的影响
• 4.3 紫外线和Co60Γ射线的诱变效果
• 4.4 菌球形成的条件
• 4.5 突变菌株与出发菌株的比较
• 5 结论
• 参考文献
• 致 谢