细菌纤维素高产菌株的鉴定及产物分析

目的:对1株静置培养产生凝胶样物质的菌株CIs51进行鉴定,并对其产物进行分析,确定其工业化生产前景。方法:以CIs51为目的菌株,根据其形态学特征、生理生化特性、16SrDNA序列分析,鉴定其种属。对CIs51所产凝胶干膜进行纤维素酶水解试验、红外光谱分析、X-射线衍射分析,确定其主要成分及性质。研究菌株在柑橘果渣水培养基中的凝胶干膜产量、传代稳定性等,确定该菌株的工业化生产前景。结果:根据形态观察、生理生化特性与16SrDNA序列分析结果,CIs51被鉴定为汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconac etobacter hasenii),命名为汉逊氏葡糖酸醋杆菌CIs51。该菌株所产凝胶膜中纤维素含量达94%;红外光谱分析表明其主要成分为β构型葡聚糖,为I型纤维素,结晶度为75%。CIs51在柑橘果渣水培养基中生长良好,纤维素产量达10.17g/L,传代稳定性好。结论:汉逊氏葡糖酸醋杆菌CIs51为新型细菌纤维素高产菌株,适宜在柑橘果渣水培养基中生产细菌纤维素,具有工业化生产的潜力。     

醋酸菌发酵产细菌纤维素的过程优化

汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)利用传统Hestrin-Scharmm (HS)培养基发酵生产细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的过程中,普遍存在着BC产量不高、葡萄糖利用率低等问题。本研究首先比较了传统HS培养基和改良HS培养基发酵生产BC的结果,改良HS培养基中BC干重产量达到3.34g/L,较传统HS培养基提高了28%,但培养基废液中仍含有41%和70%的残糖和残氮;继而对改良HS培养基一次发酵废液进行优化,添加2.5 g/L酵母粉和1.8 g/L磷酸氢二钠,调节p H至5.9进行二次发酵,可获得3.16 g/L的BC干重,同时发酵液中副产物乙酸浓度仅为一次发酵的一半。综上,利用改良HS培养基发酵结合优化发酵废液进行二次发酵,共获得6.50 g/L的BC干重,是优化前的2.5倍以上,并且葡萄糖的利用率和转化率也分别由56.74%,22.86%提高至88.02%,36.87%。     

玉米浆干粉缓冲能力对发酵生产细菌纤维素的影响

以玉米浆干粉为氮源、木葡糖酸醋杆菌Gyll(Gluconacetobacter xylinus)为菌种发酵生产细菌纤维素过程中,对玉米浆干粉的缓冲能力及发酵过程中维持pH稳定的能力进行了试验研究,同时对发酵过程中pH和BC产量进行了监测。结果表明:分别将玉米浆干粉溶解在水和发酵培养基中,当添加量分别大于50.0 g/L和40.0 g/L时,水溶液和发酵培养基的缓冲指数(β)值均大于0.02,说明具有很强的缓冲能力;以玉米浆干粉为氮源的发酵生产细菌纤维素过程中,发酵培养基pH可维持在木葡糖酸醋杆菌Gyll的适宜生长范围内,而有助于提高BC的产量。     

响应面法优化苹果渣生产细菌纤维素培养基及产物性能研究

为提高木醋杆菌(Acetobacter xylinum)发酵苹果渣水解液生产细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)的产量,采用响应面法对发酵培养基进行优化,同时利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对发酵产物BC的性能和结构进行比较。单因素及响应面实验结果确定木醋杆菌(Acetobacter xylinum)发酵苹果渣水解液生产BC的最佳培养基配方为:蔗糖38.44 g、蛋白胨10.91 g、硫酸镁0.85 g、黄嘌呤0.87 g、乙醇10 m L、苹果渣水解液1000 m L、p H6.0,在此条件下BC的产量为7.19 g/L,较优化前(5.65 g/L)提高了27.3%。苹果渣水解液发酵产物BC结构性能与基本培养基发酵产物BC基本一致。说明苹果渣能够替代部分发酵原料发酵生产BC,且不影响BC性能。     

醋酸菌发酵产细菌纤维素培养基和培养条件的优化

以实验室筛选、保藏的汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)为出发菌株,通过单因素实验结合响应面分析,对其产细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的发酵培养基进行优化,并以优化过后的发酵培养基为基础,通过单因素实验结合正交实验,对培养条件进行优化。实验结果如下:当培养基组成为(g/L):蔗糖10,酵母粉9.36,蛋白胨5,磷酸氢二钠2.86,柠檬酸0.3,pH5.96时,BC膜干重最高,约为4.779 g/L。在此基础上,采用接种量10%、装液量50 mL、培养温度30 ℃、培养时间10 d的培养条件,可以获得干重为8.515 g/L的BC膜干重,比优化前的2.022 g/L提高了300%以上。     

酒糟酶解液及不同效应因子对发酵产细菌纤维素的影响

将酒糟酶解液添加到HS培养基中,探究其不同添加量及玉米浆、黄水、MgSO4、乙醇、柠檬酸和Na2HPO4 6种效应因子对木葡糖醋杆菌（Gluconacetobacter xylinus）发酵产细菌纤维素（BC）的影响。结果表明,酒糟酶解液可显著提高BC产量和还原糖的转化率（P＜0.05）,且当其完全替代HS培养基时,BC产量和还原糖转化率均达到最大,分别为4.84 g/L和31.54%,与HS培养基的细菌纤维素产量和糖转化率相比,分别提高了135.3%和134.0%。玉米浆、黄水、MgSO4、柠檬酸、乙醇和Na2HPO4·12H2O在酶解液中的最适添加量分别为4%、10%、0.6 g/L、1.5 g/L、0.8%和2 g/L,BC最大产量分别为5.91 g/L、7.05 g/L、5.51 g/L、6.08 g/L、5.83 g/L和6.56 g/L,与对照组酶解液的BC产量相比均有显著性提高（P＜0.05）,其中黄水的增效作用最为显著（P＜0.05）,BC产量是HS培养基的3.4倍。     

木醋杆菌发酵大豆糖蜜产细菌纤维素的研究

利用木醋杆菌1.1812发酵大豆糖蜜,生产细菌纤维素(BC)。采用单因素和响应面法优化发酵培养基,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和拉伸强度测定仪对细菌纤维的结构和性质进行表征。结果表明,木醋杆菌发酵大豆糖蜜的优化培养基配方:糖蜜可溶性固形物含量4.45°Brix、氮源(m~(蛋白胨):m_(酵母浸粉)=1∶1)24.39 g/L、硫酸镁1.42 g/L、磷酸氢二钠1.95 g/L、柠檬酸0.98 g/L。在此条件下发酵5 d,BC产量为(5.85±0.27)g/L(干基),是基本培养基BC产量【(2.72±0.16)g/L】的2.15倍。与相同条件下基本培养基BC相比,大豆糖蜜培养基不改变BC的化学基团。随着发酵时间的延长,大豆糖蜜BC纤维网状结构愈加致密,拉伸强度显著提高,持水性基本一致(P0.05)。     

响应面法优化木醋杆菌发酵酿酒丢糟水解液产细菌纤维素培养基及其产物性能

为提高木醋杆菌（Acetobacter xylinum）发酵酿酒丢糟水解液生产细菌纤维素（bacterial cellulose,BC）的产量,采用响应面法对发酵培养基进行了优化,同时比较了发酵产物BC的性能和结构。通过单因素及响应面试验结果确定木醋杆菌发酵酿酒丢糟水解液生产BC的最佳培养基配方为：蔗糖39.33 g、蛋白胨20.01 g、MgSO4 0.91 g、柠檬酸钠3.45 g、黄嘌呤1.02 g、乙醇10 mL、酒糟水解液1 000 mL、pH 6.0。在此条件下BC的产量为6.27 g/L,较优化前（4.4 g/L）提高了42.5%。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对发酵产物BC的性能和结构进行了比较,结果表明,酒糟水解液发酵产物BC结构性能与基本培养基发酵产物BC的基本一致,说明酒糟水解液能够替代部分发酵原料发酵生产BC,且不影响BC性能。     

木醋杆菌最佳发酵条件

通过试验筛选出木醋杆菌发酵产生纤维素的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母膏和蛋白胨,并通过正交试验确定出木醋杆菌发酵的最佳条件是:pH 5.0,温度30 ℃,葡萄糖1.5 g/dL,酵母膏0.5 g/dL,蛋白胨1 g/dL.乙醇、醋酸、乳酸对木醋杆菌生产纤维量都有增效作用,优化后的培养基添加0.4 g/dL醋酸,细菌纤维素产量为3.40 g/L.添加体积分数1%的乙醇,细菌纤维素产量为3.65 g/L.添加0.4 g/dL乳酸,细菌纤维素产量为3.54 g/L.     

提高柑橘皮渣水溶性膳食纤维含量的菌株筛选及鉴定

目的:提高柑橘膳食纤维(DF)中水溶性膳食纤维含量,获得功效均衡的膳食纤维产品。方法:从自然发霉的柑橘果实表面分离得到1株纤维素酶活力较高的菌株CIs16,根据其形态学特征及18S r DNA序列分析结果进行鉴定。对CIs16发酵的柑橘皮渣进行主要成分及性能分析,测定其中水溶性膳食纤维(SDF)、总膳食纤维(TDF)含量、SDF/TDF比例、产品持水力与溶胀性。结果 :CIs16菌落呈短绒状,孢子暗绿色,具有帚状分生孢子,结合其18S r DNA序列分析结果,鉴定为青霉属菌株。CIs16在柑橘皮渣培养基中生长良好,28℃发酵3 d所得产物中SDF、TDF产率及SDF/TDF比例分别由发酵前的7.61%,59.27%,12.45%上升至23.52%,83.24%,27.62%,持水力由5.85 g/g下降为4.41 g/g,溶胀性由6.92 m L/g增加至9.58 m L/g。结论 :以CIs16为菌株发酵柑橘皮渣,能够显著提高产品中SDF含量,为高品质DF的制备及柑橘皮渣的综合利用提供理论和技术基础。     

葡糖醋杆菌J2-1静态发酵生产细菌纤维素的培养基优化

为提高葡糖醋杆菌（Gluconacetobacter）J2-1发酵生产细菌纤维素的产量,采用静态发酵方式,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、乙醇、有机酸及无机盐进行优化,并在此基础上选取葡萄糖、MgSO4·7H2O和酵母粉添加量进行正交试验优化。结果表明,发酵培养基最优组分为：葡萄糖80 g/L、酵母粉18 g/L、乙醇2%（V/V）、Na2HPO4·12H2O 3 g/L、乳酸2 g/L、MgSO4·7H2O 0.4 g/L。在此优化发酵培养基条件下,葡糖醋杆菌J2-1静态发酵生产细菌纤维素产量达到9.34 g/L,是优化前的1.89倍。     

以黄水为培养基生产细菌纤维素

黄水是白酒酿造副产物,含有丰富的营养成分,具有极大的利用价值。将黄水用水以不同比例进行稀释,制成稀释黄水培养基（黄水为唯一营养源,不添加任何外源营养成分）,在不同稀释比例黄水培养基中进行葡糖醋杆菌静置发酵生产细菌纤维素（bacterial cellulose,BC）,30 ℃静置发酵14 d,发酵结束后测定发酵液中BC产量和BC产率等理化指标。结果表明,黄水最佳稀释比为2:8,在此条件下,BC产量达到最高值（2.42 g/L）,比对照组的HS培养基BC产量（1.58 g/L）提高了53.2%;BC产率为93.77%,相比对照组提高了813.05%。进一步检测发酵过程中葡糖醋杆菌BC产量以及理化指标变化,2:8稀释比黄水培养基发酵结束后还原糖消耗率和剩余还原糖含量分别为64.84%和1.36 g/L,均低于同时期的对照组。在不同灭菌方式培养基中,过滤灭菌培养基中BC产量为3.19 g/L,BC产率为107.56%,与高压湿热灭菌相比,也均有显著提高。因此,以黄水为唯一营养源作为培养基,不仅提高了BC产量,降低了BC生产成本,也为黄水的开发利用和BC的生产提供了新的途径。     

纯菌种培养红茶菌中细菌纤维素的合成

实验采用纯菌种培养红茶菌研究细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的合成量及产率,所用的菌株为汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii CGMCC1671)和啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae CGMCC1670),所用培养基为糖茶水培养基。研究了碳源、茶叶种类、茶叶用量、种龄、温度和装液量等6个因素对红茶菌合成BC的影响。静止培养22d后测BC的产量和产率。结果表明红茶菌合成BC的最佳碳源为葡萄糖,最佳茶叶种类为绿茶,最佳茶叶用量为4g/L,最佳种龄为60h,最佳温度为30℃,最佳装液量为250mL的三角瓶中装75mL的培养液。这些最佳参数和红茶菌的培养相一致。纯菌种培养红茶菌技术可以应用于生产高品质及高产量的BC和高品质的红茶菌饮料。     

不同种驹形氏杆菌合成纤维素最适碳源

研究不同碳源对驹形氏杆菌的几个不同菌种(Komagataeibacter nataicola、K.hansenii和K.europaeus)在细胞生长、代谢及纤维素(Bacterial cellulose,BC)合成方面的影响,旨在揭示不同纤维素产生菌对碳源的偏好和适应性。结果表明:K.europaeus以果糖为碳源合成BC的产量最大,K.nataicola和K.hansenii利用葡萄糖时产BC的能力最佳。不同菌种合成BC时与其细胞生物量、碳源的消耗量及副产物葡萄糖酸等的积累之间未呈一致的相关性,说明每种菌的碳源消耗与产物合成并非必然与生物量呈正相关,而只需三者间达到合适平衡。该研究可为针对具体原料(碳源)选择合适菌种进行BC生产、提高原料利用效益提供有益借鉴。     

木葡糖酸醋杆菌发酵黄酒糟酶解液产细菌纤维素的研究

该研究利用单因素比较法,分别考察了培养基组成、培养条件及黄酒糟酶解条件对木葡糖酸醋杆菌（Gluconacetobacter xylinus）发酵产细菌纤维素的影响。结果表明,木葡糖酸醋杆菌BC19-2产细菌纤维素的培养基组成为黄酒糟酶解液6%、红茶2 g/100 mL;培养条件为初始pH 6.0、培养温度30℃、接种量6%;黄酒糟酶解条件为酶解时间3 h,黄酒糟酶解液体积分数90%。在此优化条件下,细菌纤维素产量最高为26.5 g/L,且性能较好,为低成本的细菌纤维素生产奠定了基础。     

Penicillium sp.X-1液态发酵生产生淀粉酶的优化

通过摇瓶发酵,研究了培养基成分对Penicillium sp.X-1液态发酵产生淀粉酶的影响。结果表明：碳源、氮源及MgCl2对产酶有较大的影响,经响应面优化得到的培养基组成为：玉米粉42 g/L,豆饼粉30 g/L,MgCl216 mmol/L,在最优条件下酶活达到239 U/mL,与采用基本培养基的相比,酶活提高了7.5倍.     

酵母菌发酵柑橘皮渣生产柠檬酸

以柑橘皮渣为原料,用酵母菌发酵生产柠檬酸,发酵液成分采用纸层层析进行鉴定,发酵液经过钙盐法处理获得柠檬酸固体。通过改变发酵温度、发酵时间、发酵液中甲醇添加量和发酵液中菌种添加量研究发酵最佳条件,根据L9（34）正交试验,最终确定酵母菌发酵柑橘皮渣生产柠檬酸的最佳条件为：发酵温度29℃,发酵时间108h,发酵液中添加8％的酵母活化液和2％的甲醇。