乳桿菌發(fā)酵工業(yè)廢料海藻殘渣產有機酸的研究.pdf

1、海藻體內含有大量油脂，利用它生產柴油具有成本低、占據空間小等特點，而且它的產油量較農作物要高出數十倍。因此，海藻常被作為可再生資源應用在生物柴油的工業(yè)生產中。而在生產后產生的剩余物便成為了廢棄物即海藻殘渣。海藻殘渣單糖成分主要有葡萄糖、果糖、半乳糖等，除此之外還富含多種氨基酸，這些都是乳酸菌生長所需的營養(yǎng)物質，可以被乳酸菌充分利用，以促進其生長代謝。我們希望能夠利用這種廉價的海藻殘渣，使乳酸菌代謝生成高價值的副產品——乳酸，從而降低生產

2、成本，達到促進現代發(fā)酵工程發(fā)展的目的。目前國內對海藻殘渣的研究集中在對金屬離子的吸附性和有機肥料的改良上，涉及乳酸菌發(fā)酵方面的非常少。而對乳酸菌代謝有機酸這方面的研究幾乎沒有。因此本實驗對乳桿菌發(fā)酵海藻殘渣代謝有機酸的過程進行了實驗研究。
　　本研究以保加利亞乳桿菌11842和植物乳桿菌09004這兩種乳桿菌為實驗對象，在以2％(w/v)海藻殘渣(Acm)、2％(w/v)Acm+1％(w/v)葡萄糖(Glu)、10％(w/v)Ac

3、m及對照組MRS這四種溶液為發(fā)酵底物的條件下，用涂布計數法了解海藻殘渣對菌數的影響，用高效液相色譜法(HPLC)分析有機酸（乳酸、乙酸）、中間代謝產物乙酰輔酶A以及代謝過程中ATP的變化情況，用試劑盒測定乳酸脫氫酶(LDH)、乙酸激酶(ACK)、丙酮酸激酶(PK)、磷酸果糖激酶(PFK)的活性并通過分光光度計法和比色法對其變化進行分析。最后根據變化情況重新構建代謝圖譜。
　　研究結果表明:在海藻殘渣培養(yǎng)基里生長的乳酸菌(包括保加利

4、亞乳桿菌11842和植物乳桿菌09004)生長16h后，其菌落數均小于對照組:2％(w/v)海藻殘渣(Acm)里的菌落數最少，其中保加利亞乳桿菌11842較對照組低12.0％，植物乳桿菌較對照組低14.2％;2％(w/v)Acm+1％(w/v)葡萄糖(Glu)與10％(w/v)Acm這兩種培養(yǎng)基里的菌落數相近，其中保加利亞乳桿菌11842在這兩種培養(yǎng)基里比對照組低了5.7％左右，植物乳桿菌09004較對照組低了約6.9％。而乳桿菌在三種

5、海藻殘渣培養(yǎng)基里所產生的乳酸、乙酸都比對照組低了90％左右。同時在海藻殘渣培養(yǎng)基里，乳桿菌胞內ATP的含量也表現出大幅度下降的趨勢。相反，乙酰輔酶A的含量卻大大增加，且在2％(w/v)Acm中含量最高，比對照高120％以上。
　　本研究還分析了代謝有機酸途徑中關健酶的活性，發(fā)現三組海藻殘渣培養(yǎng)基中乳酸脫氫酶的活性和丙酮酸激酶的活性均有明顯的下降趨勢，且在2％(w/v)Acm中活性最低;而磷酸果糖激酶的酶活力略高于對照組;乙酸激酶的

6、活力明顯高于對照組。說明乳桿菌發(fā)酵海藻殘渣通過調節(jié)代謝途徑的相關酶而影響了代謝活動。
　　本研究可得到以下結論:海藻殘渣適于乳桿菌的生長和存活，且在其中加入葡萄糖或是增加海藻殘渣的濃度對乳桿菌的生長以及產酸更有利。海藻殘渣促進乳桿菌中間代謝產物乙酰輔酶A的生成，可能致使乳酸和乙酸產量大大降低。乙酰輔酶A有促進細胞膜合成的作用，更利于菌體的生長。海藻殘渣可以使菌體通過調控代謝相關酶的活性而調節(jié)代謝活動。結合實驗數據，對乳桿菌發(fā)酵海藻