海藻酸钙包埋乳酸片球菌产γ-氨基丁酸研究

发布时间：2017-05-03 16:15

  本文关键词：海藻酸钙包埋乳酸片球菌产γ-氨基丁酸研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：乳酸片球菌(Pediococcus acidilacticii)属于益生菌，其代谢过程可以产生γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid，简称GABA）、乳酸片球菌菌素等对于人体机能、生理功能有明显的促进作用的代谢产物。 其中，γ-氨基丁酸具有降血压、安神、抗衰老、治疗癫痫、促进生殖功能的作用。GABA的主要生产方法为，微生物发酵法，这种方法安全快速，产物易提取。利用海藻酸钙包埋乳酸片球菌进行固定化发酵，而且能够缩短发酵周期，增长对数期，大量积累代谢产物，而且产物更容易分离。 本文主要对实验室选育的乳酸片球菌UN-27为初始菌株进行固定化，观察固定化细胞的微观结构，，探究海藻酸钙包囊的传质性能，及包囊膜的最大截留分子量。对乳酸片球菌进行固定化培养，研究中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌细胞的生物相容性,及固定化乳酸片球菌的连续培养。最后对固定化发酵进行动力学研究。 首先，利用实验室优化的最佳固定化条件对乳酸片球菌进行包埋，通过扫描电镜观察包囊的微观结构，海藻酸钙包囊内表面存在着孔径，平均的大小约为366nm，海藻酸钙外表面孔径约为162nm。而菌体平均直径为707nm左右，所以菌体可以较好地固定在包囊内，不易泄漏。研究小分子营养物质：葡萄糖、乳糖、L-苯丙氨酸、谷氨酸进入海藻酸钙包囊的传质能力，结果发现其均能够较为快速的进入海藻酸钙包囊，浓度达到平衡。葡萄糖、乳糖、L-苯丙氨酸、谷氨酸的传值系数分别为0.094、0.084、0.108、0.124。 其次考察了海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和氯化钙三种制囊成分，以及中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌的生物相容性。结果发现SA、CMC有利于菌体的生长繁殖，且CaCl2对菌体的影响也很微弱，说明了中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌的生物相容性较好。对固定化乳酸片球菌进行固定化培养，在培养48h菌体密度达到最高，为1011cfu/g，选择增殖培养36h的细胞进行固定化发酵，GABA的产量稳定快速，可重复利用。通过8个批次的半连续发酵，固定化细胞在第一批次时产量达到最大8.07g/L，每个周期产量均维持在7g/L左右。 最后在最优的发酵条件下，对固定化乳酸片球菌的发酵动力学进行研究，得到如下模型：微生物生长模型：dx/dt=0.126(1-X/1.98)X；γ-氨基丁酸生成模型：dp/dt=0.049(dx/dt)+0.073X；L-谷氨酸钠消耗模型：-(ds/dt)=8.06(dx/dt)+1.1(dp/dt)经过验证试验表明，所建立的模型可以描述整个发酵过程。
【关键词】：固定化 γ-氨基丁酸 传质性能 发酵动力学
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R371
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 乳酸片球菌11
• 1.2 γ-氨基丁酸11-15
• 1.2.1 γ-氨基丁酸的结构和性质11-12
• 1.2.2 γ-氨基丁酸的生理功能12-14
• 1.2.3 γ-氨基丁酸的制备14-15
• 1.3 固定化海藻酸钙包囊15-22
• 1.3.1 固定化细胞技术及方法15-17
• 1.3.2 海藻酸钙包囊17-22
• 1.4 固定化发酵技术的研究进展22-24
• 1.4.1 固定化发酵技术在γ-氨基丁酸生产上的应用22-23
• 1.4.2 固定化发酵技术在其他发酵生产上的应用23-24
• 1.5 课题研究的目的、意义及研究内容24-26
• 1.5.1 课题研究的目的与意义24-25
• 1.5.2 课题研究的研究内容25-26
• 第2章 中空海藻酸钙包囊的传质性能26-42
• 2.1 前言26
• 2.2 材料和方法26-33
• 2.2.1 试验试剂和仪器设备26-27
• 2.2.2 中空海藻酸钙包囊的制备27-28
• 2.2.3 固定化包囊性能的测定方法28-29
• 2.2.4 传质系数和截留分子量的测定方法29-33
• 2.3 传质系数的计算方法33-34
• 2.4 结果与讨论34-41
• 2.4.1 海藻酸钙包囊的外观和结构34-36
• 2.4.2 小分子底物在中空海藻酸钙包囊中的扩散性能36-38
• 2.4.3 中空海藻酸钙包囊的截留分子量38-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第3章 乳酸片球菌在中空海藻酸钙包囊中的固定化培养42-53
• 3.1 材料和方法42-47
• 3.1.1 菌种42
• 3.1.2 材料42-44
• 3.1.3 实验方法44-47
• 3.2 实验结果与分析47-52
• 3.2.1 中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌的生物相溶性47-50
• 3.2.2 中空海藻酸钙包囊乳酸片球菌的半连续培养50-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 固定化乳酸片球菌发酵产γ-氨基丁酸动力学研究53-64
• 4.1 实验材料与方法53-55
• 4.1.1 菌种及保藏方法53
• 4.1.2 培养基和培养条件53-54
• 4.1.3 仪器设备54
• 4.1.4 主要试剂54
• 4.1.5 实验分析方法54-55
• 4.2 结果与讨论55-63
• 4.2.1 GABA 标准曲线的绘制55
• 4.2.2 动力学模型的建立55-58
• 4.2.3 动力学模型参数的估算58-62
• 4.2.4 动力学模型的验证62-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：343333