乳链菌肽高产菌株发酵条件适应工业化生产工艺研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文乳链菌肽高产菌株发酵条件适应工业化生产工艺研究论文作者：高艳飞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：生物工程指导教师：吴兆亮职称：教授资助基金项目：河北省重点基础研究项目（No.16964002D.）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBiochemicalEngineeringFERMENTATIONTECHNOLOGYSUITABLETOINDUSTRIALPRODUCTIONBYUSINGAHIGH-YIELDNISINST

2、RAINbyGaoYanfeiSupervisor:Prof.WuZhaoliangMay2016ThisworkwasfinanciallysupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina.No.21346008.乳链菌肽高产菌株发酵条件适应工业化生产工艺研究摘要乳链菌肽（nisin）是国际允许商业生产的重要天然食品防腐剂之一。为降低nisin的生产成本，本文研究了一株nisin高产菌种应用于工业化生产的工艺。为了减少此菌种的发酵时间和发酵培养基成本，本文首先通过一系列实验设计得出发酵时间、发酵液价格、乳链菌肽产量都令人满意的培养基配方；然后

3、开发了一种以蔗糖作为碳源底物葡萄糖作为补糖的发酵工艺进一步降低了发酵液的价格；最后开发了一种pH两段控制的发酵工艺进一步的提高乳链菌肽的产量。本文得到的发酵液配方为：蔗糖30g/L，磷酸氢二钠2.0g/L，硫酸镁1.5g/L，玉米浆25g/L，酵母膏3.5g/L，蛋白胨6g/L，酵母粉1.5g/L。在将发酵时间控制在20小时的前提下，此发酵培养基较于实验室发酵培养基nisin效价增加了7.6%，原料成本降低了46.6%，较于工业化生产培养基nisin效价增加了47.4%，原料成本却只增加了3.5%。本文通过研究葡萄糖和蔗糖对菌体浓度、nisin效价和NaOH加入量的影响，及葡萄糖和蔗糖

4、的协同发酵实验，确定葡萄糖部分替代蔗糖的乳链菌肽发酵工艺为500mL发酵液中作为碳源底物的蔗糖浓度为15g/L，从第4小时随50mLNaOH溶液补入发酵液的葡萄糖浓度为15g/L。此补糖工艺的nisin效价为5256IU/mL，达到了蔗糖作为碳源的nisin效价（5183IU/mL）的水平，使原料中碳源的价格降低了25.9%。本文通过考查恒定pH（5.6、5.8、6.0、6.2、6.4）发酵条件对菌体生长和nisin效价的影响，确定了pH两阶段控制发酵工艺，即在第一段控制pH恒定为一较高值，在之后的第二段将pH恒定为一较低值。然后用响应面分析法得到了pH两段控制发酵的最佳操作参数：第一

5、段pH值6.42、两段pH差值0.66、分段时间点在第9.95小时，在此操作条件下得到nisin效价为5898IU/mL，高出pH恒定为6.0的实验925IU/mL，提高了18.60%。综上，本文研究的培养及配方及发酵工艺缩短了发酵时间，降低了生产成本，提高了nisin产量。可见本文的研究使nisin高产菌种符合了工业化生产要求，降低了nisin的生产成本，可促进nisin在食品工业的应用。关键词：乳链菌肽，发酵液配方，葡萄糖，蔗糖，两段发酵iFERMENTATIONTECHNOLOGYSUITABLETOINDUSTRIALPRODUCTIONBYUSINGAHIGH-YIELDNI

6、SINSTRAINABSTRACTNisinisoneofthenaturalfoodpreservativeswhichareinternationallyallowedintoitscommercialproduction.Inordertodecreasethenisinproductioncost,inthispaperthefermentationconditionsofanisinhigh-yieldstrains,whichwaswithahighculturemediumcostandalongfermentationtime,wasstudiedforitsapply

7、totheindustrializedproduction.Firstly,theculturemediumsoflaboratorytestfermentationandindustrializedproductionfermentationwereintegrated,thenaculturemediumwasgotanditmakedthefermentationtime,culturemediumcostandnisinproducti