凝胶多糖的发酵研究

论文摘要

凝胶多糖（curdlan）是由微生物菌株Alcaligenes faecalis Var.myxogenes发酵生产的直链无分枝的β-（1,3）-葡聚糖,是一种胞外分泌性的微生物次生代谢物,具有加热形成凝胶的特殊性质,在食品、轻工、医药、保健等领域有广泛的应用开发前景。本论文对购买的Alcaligenes faedelis菌株进行了紫外诱变和菌种选育,获得了一株高产的稳定突变株U36,并应用响应面法优化了此菌株的发酵培养基成分,以及优化了此菌株的发酵工艺,对发酵后得到的产物进行了提取、分离和纯化;对分离得到的产品进行了一些结构的测试,证明本实验发酵所得的产物为凝胶多糖。通过对出发菌株进行紫外照射诱变处理,在指示选育平板上选育出了高产突变菌株U36,并通过对该菌的发酵培养基组分进行了实验,并进行了响应面实验,确定了最佳的发酵培养基组成为（g/L）:葡萄糖49.3,酵母粉4.8,磷酸二氢钾2,硫酸镁0.5,碳酸钙2,发酵产量最大预测值为22.85。并对菌株U36的发酵工艺条件进行了优化,应用响应面设计优化Curdlan发酵的培养基条件为:种龄14.8小时,接种量9.8%,摇床转速为203rpm,发酵培养时间为92.3小时,在优化的培养基条件下,发酵生产Curdlan得到的发酵多糖产量为29.2g/L,葡萄糖的转化率达到了58%。对几种现今常用的凝胶多糖的提取方法酸碱法,碱醇法,乙醇沉淀法,钙盐-乙醇法进行了比较,认为酸碱法是比较合理的提取方法:在对凝胶多糖粗品的进一步分离纯化中,使用Sevage法脱蛋白5次左右,可以大大降低Curdlan粗多糖中的蛋白质含量,通过透析后可以除去多糖内多余的杂质离子,最后通过真空干燥可以得到较纯的凝胶多糖产品。通过对提纯后的Curdlan进行性质测定后,证明了发酵产物为Curdlan。红外光谱显示了提纯后的样品与Curdlan标准品一致的特征峰,并进行了染色及其他定量测试。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 第一章 凝胶多糖的性质及其研究进展
• 1.1 微生物多糖概述
• 1.1.1 微生物多糖
• 1.1.2 商业生产的重要微生物多糖
• 1.1.3 凝胶多糖（Curdlan）
• 1.2 凝胶多糖（Curdlan）的生物来源
• 1.2.1 生产菌株的发现
• 1.2.2 生产Curdlan菌株的筛选和诱变
• 1.3 凝胶多糖的分子结构和理化性质
• 1.3.1 聚合单体β-1,3-葡萄糖
• 1.3.2 Curdlan外观和溶解性
• 1.4 Curdlan的发酵生产
• 1.4.1 碳源的影响
• 1.4.2 氮源的影响
• 1.4.3 供氧的影响
• 1.4.4 磷酸盐的影响
• 1.4.5 pH的影响
• 1.4.6 微量因子的影响
• 1.5 生物反应器的研究
• 1.6 凝胶多糖的分离纯化
• 1.7 凝胶多糖的研究现状
• 1.8 凝胶多糖的应用
• 1.9 凝胶多糖在医药中的应用
• 1.10 凝胶多糖的商业价值
• 参考文献
• 第二部分 实验内容
• 第二章 凝胶多糖高产菌株的筛选
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 出发菌株
• 2.1.2 菌种保藏
• 2.1.3 主要试剂和药品
• 2.1.4 仪器和设备
• 2.1.5 培养基
• 2.1.6 出发菌株的选择
• 2.1.7 菌悬液的制备
• 2.1.8 紫外线诱变处理
• 2.1.9 菌株筛选
• 2.1.10 菌体形态观察
• 2.1.11 菌体的革兰氏染色
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 紫外线诱变处理结果
• 2.2.2 凝胶多糖菌落的形态描述
• 2.2.3 革兰氏染色试验结果
• 参考文献
• 第三章 凝胶多糖发酵培养基条件的研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 实验设计
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 种子的生长曲线
• 3.2.2 碳源对Curdlan发酵的影响
• 3.2.3 氮源对Curdlan发酵的影响
• 3.2.4 在发酵过程中调节pH对Curdlan发酵的影响
• 3.2.5 碳酸钙对Curdlan发酵的影响
• 3.2.6 吸附载体对Curdlan发酵的影响
• 3.2.7 玻璃珠对Curdlan发酵的影响
• 3.2.8 金属离子对Curdlan发酵的影响
• 3.2.9 发酵培养基的优化
• 3.2.10 发酵过程测定
• 3.3 讨论和小结
• 参考文献
• 第四章 凝胶多糖的发酵工艺优化
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 实验设计
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 摇床转速对Curdlan发酵的影响
• 4.2.2 摇床温度对Curdlan发酵的影响
• 4.2.3 接种量对Curdlan发酵的影响
• 4.2.4 种龄对Curdlan发酵的影响
• 4.2.5 摇瓶中装液量对Curdlan发酵的影响
• 4.2.6 初始pH值对Curdlan产量的影响
• 4.2.7 中心组合实验
• 4.2.8 凝胶多糖的发酵罐试验
• 4.3 结论
• 参考文献
• 第五章 凝胶多糖的分离、提取和纯化及定性研究
• 5.1 试剂
• 5.2 粗Curdlan多糖分离提取方法
• 5.2.1 酸碱法
• 5.2.2 乙醇沉淀法
• 5.2.3 碱-醇沉淀法
• 5.2.4 钙盐-乙醇法
• 5.3 Curdlan的分离纯化
• 5.3.1 SAVEGE法除蛋白
• 5.3.2 透析
• 5.4 结果与分析
• 5.4.1 酸碱法
• 5.4.2 乙醇沉淀法
• 5.4.3 碱-醇沉淀法
• 5.4.4 钙盐-乙醇法
• 5.5 多糖的理化性质
• 5.5.1 多糖的溶解性
• 5.5.2 多糖的凝胶性
• 5.6 Curdlan的红外光谱
• 5.6.1 仪器
• 5.6.2 试剂
• 5.6.3 实验方法
• 5.6.4 实验结果
• 5.6.5 凝胶多糖的染色性及其定量测试
• 参考文献
• 第六章 结论
• 个人简历
• 致谢