乳酸片球菌細(xì)菌素的發(fā)酵與純化研究.pdf

1、 乳酸片球菌細(xì)菌素的發(fā)酵與純化研究 乳酸片球菌細(xì)菌素的發(fā)酵與純化研究 Fermentation and Purification of Bacteriocin from a Pediococcus acidilactici Strain 一級(jí)學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù) 學(xué)科專業(yè)：生物化工 研 究 生：張 健 指導(dǎo)教師：周志江 教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 二零一二年十月中文摘要 中文摘要 乳酸菌細(xì)菌素是公認(rèn)的極具開發(fā)潛力的生物防腐劑， 品種眾多、

2、 性質(zhì)各異，然而迄今為止只有乳酸鏈球菌素（Nisin）被全世界 60 多個(gè)國家批準(zhǔn)使用。因此，努力開發(fā)新的乳酸菌細(xì)菌素，深入研究已發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌素是當(dāng)前廣大科研工作者的重要任務(wù)。本實(shí)驗(yàn)室在前期的工作中，已從我國傳統(tǒng)發(fā)酵酸白菜中分離出一株產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸片球菌（Pediococcus acidilatici），而針對(duì)乳酸片球菌細(xì)菌素的研究，國內(nèi)鮮有報(bào)道。本論文將重點(diǎn)研究乳酸片球菌（P. acidilatici PA003）的細(xì)菌素發(fā)酵與純化過程

3、，旨在為其工業(yè)化生產(chǎn)提供一些理論參考。具體分為以下四部分內(nèi)容： 一、建立實(shí)驗(yàn)室規(guī)模分離純化高純度細(xì)菌素的方法，純化并鑒定本研究所用的細(xì)菌素。 建立了硫酸銨分段鹽析、SephadexG50 凝膠過濾、Macro-Prep High S 陽離子交換和反相 C18 半制備色譜純化細(xì)菌素的方法。 應(yīng)用該方法純化乳酸片球菌細(xì)菌素，可使細(xì)菌素最終比活力達(dá)到 2.59×104 AU·mg-1，回收率為 3.8%，純度大于 99%，

4、較發(fā)酵清液純化了 461.3 倍。MALDI-TOF-MS 表明該細(xì)菌素分子量約為 4624Da，與已報(bào)道的片球菌素 Pediocin PA-1/AcH 分子量完全相同。同時(shí)也發(fā)現(xiàn) P. acidilatici PA003 可產(chǎn)生不止一種細(xì)菌素。 二、建立了膜分離提取細(xì)菌素的方法。 本研究在優(yōu)選超濾膜材的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了超濾和納濾工藝，建立了以超濾和納濾過程為核心的膜分離提取細(xì)菌素的方法。結(jié)果表明，PS-10 膜材為最適超濾膜材，超濾到體

5、積濃縮比為 2.5 時(shí)開始洗濾，洗濾體積為 400mL。納濾過程中，體積濃縮比為 4.5 時(shí)，1000 mL 的超濾滲透液可濃縮至 220mL。經(jīng)歷了超濾、洗濾和納濾過程，上樣液的濃縮倍數(shù)為 4.5 倍，細(xì)菌素收率為 81.2 %。 三、 建立了基于溫度和 pH 值的 P. acidilactici PA003 分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型。在 5L 發(fā)酵罐上研究了基于 MRS 培養(yǎng)基的 P. acidilactici PA003 的分批發(fā)酵過程

6、，建立了基于溫度和 pH 值的相關(guān)動(dòng)力學(xué)模型，從動(dòng)力學(xué)的角度系統(tǒng)研究了溫度和 pH 值對(duì)菌體生長、細(xì)菌素生成、葡萄糖消耗和乳酸生成的影響。結(jié)果表明，菌體最佳生長溫度和最佳細(xì)菌素產(chǎn)生溫度均為 35℃左右，最大的細(xì)菌素活性 Bmax 出現(xiàn)在 pH 值為 6.1 時(shí)。 四、優(yōu)化 P. acidilactici PA003 的補(bǔ)料分批發(fā)酵過程。 研究了碳源和氮源對(duì)乳酸片球菌 P. acidilactici PA003 分批發(fā)酵過程中菌體生長、細(xì)