结冷胶发酵工艺的研究

作     者：王歆童 

作者单位：河南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨生玉

授予年度：2011年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：结冷胶 摇瓶发酵 优化 二步补碳 携氧剂 

摘      要：结冷胶作为近年来最有发展前景的微生物食用胶,具有用量低、热稳定性好、耐酸性和优越的呈味性、弹性和硬度可调性及良好的配伍性等优点。作为悬浮剂、稳定剂、增稠剂、乳化剂、成膜剂和润滑剂等,广泛应用于化妆品、食品、化工等多个领域。目前,结冷胶工业化生产产量较低、消耗能源及生产成本较高。利用现代生物技术的方法来提高结冷胶产率与质量,将是未来结冷胶生产与研究的发展方向。 本论文是以少动鞘酯单胞菌为研究材料,通过摇瓶发酵,优化其发酵参数,以获得高产量低成本的发酵工艺。为降低溶氧对结冷胶发酵的影响,本实验通过在发酵期间补加碳源、添加携氧剂以降低初始碳源对菌种的抑制、降低由氧传递对产量的影响,最终达到提高产量的目的。主要研究内容如下: 实验以发酵液的粘度以及粗胶产率为指标,测定了菌体在种子瓶及发酵瓶中的生长曲线,并对发酵条件如种龄、初始pH值、培养温度、揺瓶转速、装液量以及接种量等参数进行单因素优化;通过正交试验设计,最终确定了最适发酵培养条件:种龄为18 h;装液量为10%;温度为28℃;初始pH为7.0;摇瓶转速为220 rpm;接种量为10%。 实验研究了三种常用携氧剂(H2O2、正十二烷、Triton X-100)的添加情况,对添加种类、添加时间、添加量进行单因素实验,并通过组合添加,筛选出最适携氧剂及添加条件。其中最适携氧剂为H2O2,最适添加时间为40～44 h,最适添加量为20μL/25 mL,产率较对照组提高了103.37%。最适添加组合为正十二烷和H2O2,其产率较对照组提高了124.54%。通过二步补碳法,确定最佳碳源组合为:初始碳源2%的葡萄糖,补加碳源4%的麦芽糖,最佳补碳时间为18 h。 实验以结冷胶产率和发酵液粘度为指标,对发酵培养基的碳源、氮源种类和用量,硫酸镁、磷酸二氢钾的用量等进行单因素实验,初步确定了较合适的种类和用量。并采用响应面分析法对其进行优化,确定培养基最佳工艺配方为:麦芽糖53.2 g/L、蛋白胨3.5 g/L、硫酸镁3.2 g/L、磷酸二氢钾8.2 g/L、磷酸氢二钠7.5 g/L、硫酸钾3 g/L,此条件下结冷胶的产量达到3.8%,其碳源转化率达64.07%。