葡萄糖发酵生产ε-聚赖氨酸工艺优化

为建立Streptomyces albulus M-Z18以葡萄糖为碳源的ε-聚赖氨酸(ε-PL)高效发酵工艺,对葡萄糖和硫酸铵的流加方式和控制浓度、pH控制条件和溶氧控制水平进行了系统研究。研究结果表明,葡萄糖补料采用脉冲补料方式控制维持在10~30 g/L范围,氨氮补料采用脉冲补料方式维持在0.1~0.5 g/L范围,pH冲击时间为9 h、恢复pH为3.85,发酵中后期最佳溶氧水平为20%左右为最优ε-PL发酵工艺控制条件。经过8天补料-分批发酵,实现ε-PL产量达到47.13 g/L,菌体量为57.08 g/L,相比于优化前,ε-PL产量和菌体量分别提高了27.34%和19.61%。上述研究结果为ε-PL工业化生产奠定了基础。     

50L自控式发酵罐中ε-聚赖氨酸发酵条件的优化

在50L自控式发酵罐上进行ε-聚赖氨酸发酵条件优化研究,主要考察了分批发酵和补料分批发酵过程中pH、搅拌转速对ε-PL发酵和菌体生长的影响。结果表明,当控制pH在5.0以上时有利于菌体的生长,但ε-聚赖氨酸基本不合成,甚至出现降解现象;当pH维持在4.0左右时,能促进ε-聚赖氨酸的合成。搅拌转速为300r/min时,有利于溶氧和传质,400r/min时,由于剪切力过大,导致菌丝断裂,ε-PL产量下降。通过控制发酵中后期pH4.0和搅拌转速300r/min的pH反馈控制自动流加补料培养,可获得最大的ε-PL产量7.36g/L,产率0.072g/g,产量较优化前提高近10倍,产率提高2倍。     

发酵过程流加L-谷氨酸提高ε-聚赖氨酸的产量

为了提高Streptomyces sp.M-Z18合成ε-聚赖氨酸(ε-PL)能力,在考察L-谷氨酸添加浓度和添加时机基础上,提出发酵过程中流加L-谷氨酸的策略。结合甘油补料-分批发酵方式,该策略实现174 h内ε-PL发酵产量和产率分别达到31.65 g/L和4.36 g/(L·d),较原发酵工艺分别提高49.2%和43.9%。实验结果表明,发酵过程流加L-谷氨酸是提高ε-PL发酵水平的有效策略之一。     

ε-聚赖氨酸在蓝莓汁饮料中的应用研究

研究ε-聚赖氨酸(ε-Polylysine,ε-PL)对蓝莓汁饮料中可溶性固形物含量、p H、色泽和总酸含量的影响,以及在该饮料中的抑菌作用。理化实验表明,ε-聚赖氨酸会使蓝莓汁饮料可溶性固形物含量升高6.7%,对其p H、色泽以及总酸含量无显著性差异(P0.05)。抑菌实验表明,在未经杀菌处理的蓝莓汁饮料中,ε-聚赖氨酸的最高抑菌率为79.7%。ε-聚赖氨酸的抑菌率没有随着其浓度的增加而一直升高,48 h后,50、100、200 mg/Lε-聚赖氨酸的抑菌率分别为72.8%、78.0%、58.8%。杀菌温度≥80℃、杀菌时间10 min就能将蓝莓汁饮料中的微生物完全杀灭,60、70℃的杀菌温度下保持10 min,饮料中会有少量微生物存活,添加ε-聚赖氨酸无法完全杀灭微生物,表明在蓝莓汁饮料中ε-聚赖氨酸的抑菌活性受到影响。     

甘氨酸对淀粉酶产色链霉菌Cbγ4产ε-聚赖氨酸的影响

为了研究甘氨酸对淀粉酶产色链霉菌Cbγ4产ε-聚赖氨酸的影响,在种子培养阶段添加不同浓度的甘氨酸。结果表明,在种子培养初期添加3 g/L甘氨酸,天冬氨酸激酶活性会明显提高,ε-聚赖氨酸最高可积累0.51g/L,比对照组高27.5%。5L自控式发酵罐发酵ε-聚赖氨酸试验中,种子液中添加甘氨酸组比对照组明显提高了菌体耗糖速度,缩短了达到最高生物量的积累时间,ε-聚赖氨酸产量也提高至12.87g/L,糖酸转化率也比对照组提高了30.6%。因此甘氨酸可作为一种新型营养物质用于ε-聚赖氨酸的生产。     

碳源和氮源流加方式对ε-聚赖氨酸补料-分批发酵过程的影响

为实现Streptomyces sp.M-Z18补料-分批发酵甘油生产ε-聚赖氨酸(ε-PL)的自动流加碳源和解决因发酵中后期菌体生长速率下降/停滞引起ε-PL合成速率下降的问题,该文首先借助DO-stat反馈补料方法,考察了补料阶段甘油控制在不同浓度范围内对ε-PL合成的影响;然后,通过在发酵中期分别流加牛肉膏和酵母粉,研究了2种有机氮源对发酵中后期菌体生长和ε-PL合成的影响;最后,在2阶段pH调控策略基础上,评价了上述最优控制条件下对Streptomyces sp.M-Z18合成ε-PL的促进作用。实验结果表明,依靠DO-stat反馈补料方式将补料阶段甘油浓度稳定控制在0¹0 g/L,并在发酵96 h开始流加酵母粉和(NH4)2SO4混合液,结合pH值2阶段调控策略(3.5→3.8),经过192 h发酵,可以实现ε-PL产量达到38.77 g/L,产率达到4.85 g/(L·d)。基于碳源和氮源流加方式的优化,建立的DO-stat反馈流加甘油策略和提出的发酵中期流加酵母粉和(NH4)2SO4混合液的方法是提高ε-PL发酵水平的有效方法之一。     

过表达pls基因结合前体流加提高小白链霉菌ε-聚赖氨酸产量

为了提高小白链霉菌(Streptomyces albulus)的ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)发酵产量,以进一步降低其生产成本,该研究通过过表达ε-PL合成酶基因pls增强S. albulus合成ε-PL能力,并结合前体和能量辅因子流加强化其发酵过程。研究结果显示,过表达菌株S. albulus M-Z18/p IB139-pls的pls基因转录上调了16. 8倍,摇瓶ε-PL产量达到(2. 74±0. 23) g/L,5 L发酵罐ε-PL产量达到40. 62 g/L(144 h)。为进一步满足过表达菌株合成ε-PL过程中对前体和能量辅因子的需求,通过优化L-赖氨酸和ATP外源添加浓度,最终建立S. albulus M-Z18/p IB139-pls在5 L发酵罐中同时流加5. 0 g/L的L-赖氨酸和1. 0 mmol/L ATP的补料分批发酵方式,实现ε-PL产量达到45. 09 g/L(144 h),较对照菌株S. albulus M-Z18/p IB139提高了20. 8%。因此,采用过表达pls基因并结合补充前体L-赖氨酸和能量辅因子ATP是一种有效...     

50L自控式发酵罐中ε-聚赖氨酸发酵条件的优化

在50L自控式发酵罐上进行了ε-聚赖氨酸(ε-PL)发酵条件的优化研究,主要考察了分批发酵和补料分批发酵过程中pH、搅拌转速对ε-PL发酵和菌体生长的影响。结果表明,当控制pH在5.0以上时有利于菌体的生长,但ε-PL基本不合成,甚至出现降解现象;当维持pH在4.0左右时,能促进ε-PL的合成。搅拌转速为300 r/min时,有利于溶氧和传质,400r/min时,由于剪切力过大,导致菌丝断裂,ε-PL产量下降。通过控制发酵中后期pH4.0和搅拌转速300r/min的pH反馈控制自动流加补料培养,可获得最大的ε-PL产量7.36g/L,产率0.072g/g,产量较优化前提高近10倍,产率提高2倍。     

不同防腐剂对盐鸡制品的抑菌性能及品质的影响

目的:研究防腐剂对盐焗鸡制品的抑菌性能及品质影响。方法:选取乳酸链球菌素(nisin)、双乙酸钠、脱氢乙酸钠、山梨酸钾、纳他霉素、ε-聚赖氨酸等作为防腐剂,菌落总数、p H、感官评定作为评价指标,考察防腐剂单独使用以及两两交互对盐焗鸡制品的抑菌性能及品质的影响。结果表明:单独添加4 g/kg的nisin或2 g/kg的ε-聚赖氨酸时,盐焗鸡制品的感官品质和p H达到最优,抑菌效果也较为显著;将5 g/kg的nisin和2.5 g/kg的ε-聚赖氨酸复配使用时效果最佳,菌落总数为5800 cfu/g,感官评分4.04,p H6.53,明显强于单独使用nisin的保鲜效果。     

ε-聚赖氨酸采后处理对樱桃冰温贮藏期间品质的影响

以砂蜜豆樱桃为试材,研究了不同浓度ε-聚赖氨酸(ε-PL)对樱桃冰温(-0.5±0.5)℃条件下保鲜效果及品质的影响。结果表明:与对照组相比,ε-聚赖氨酸处理可以有效降低樱桃腐烂率,保持较高果梗新鲜率和樱桃表面原有亮度,还能够有效抑制可溶性固形物(TSS)含量下降和丙二醛(MDA)含量的增加,提高樱桃过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性;其中,500mg/Lε-聚赖氨酸处理的樱桃在冰温贮藏期间达到了最好的保鲜效果。贮藏70d时,500mg/Lε-聚赖氨酸处理将腐烂率有效控制为10.7%,而对照组腐烂率已达14.4%,有显著差异(p0.05)。     

利用抗性筛选和基因组重排技术选育ε-聚赖氨酸高产菌株

聚赖氨酸产生菌Streptomyces albulus M-Z18的摇瓶产量较低,仅为1. 60 g/L。利用抗性筛选和基因组重排技术对S. albulus M-Z18进行菌种选育以获得高产ε-聚赖氨酸菌株。通过引入巴龙霉素抗性到S. albulus M-Z18中,获得两株性状优良的菌株S. albulus P-1和S. albulusP-2,ε-聚赖氨酸产量分别为2. 20 g/L和2. 16 g/L,单位菌体ε-聚赖氨酸合成能力分别为0. 41g/g和0. 39 g/g,作为基因组重排的亲本菌株;运用正交实验优化实验条件,最终获得一株高产ε-聚赖氨酸的融合子S. albulus G12,产量为2. 73 g/L,相比M-Z18提高了70. 63%。     

ε-聚赖氨酸和L-抗坏血酸处理对鲜切菠菜品质的影响

为探究ε-聚赖氨酸和L-抗坏血酸处理对鲜切菠菜保鲜效果的影响,根据货架期结果,在不同质量浓度梯度和组合的ε-聚赖氨酸和L-抗坏血酸处理组中（共16?组）筛选得到3?组保鲜液,分别为B组（0.05?g/L ε-聚赖氨酸溶液）、E组（10?g/L L-抗坏血酸溶液）、K组（0.05?g/L ε-聚赖氨酸＋10?g/L L-抗坏血酸溶液）。而后通过抑菌圈实验结合理化指标、抗氧化酶活性,研究不同保鲜液对鲜切菠菜品质的影响。结果表明：抑菌效果为K组＞B组＞E组;调控活性氧代谢效果为K组＞E组＞B组。0.05?g/L?ε-聚赖氨酸和10?g/L?L-抗坏血酸溶液联合应用于鲜切菠菜具有协同增效的作用,可延长货架期至12?d,0.05?g/L?ε-聚赖氨酸通过抑菌从而延长鲜切菠菜货架期至11?d;10?g/L L-抗坏血酸溶液主要通过改善鲜切菠菜活性氧代谢从而延长鲜切菠菜的货架期至10?d。     

白色链霉菌ε-聚赖氨酸合酶的异源表达及重组菌全细胞合成ε-聚赖氨酸的条件优化

聚赖氨酸是一种典型的同型L-赖氨酸聚合物,具有广谱抗菌活性和抗噬菌体活性,广泛应用于食品和医药行业。该文克隆了经密码子优化的白色链霉菌Streptomyces albulus来源的ε-聚赖氨酸合酶编码基因pls,首次实现了其在食品安全性菌株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168中的异源表达。其次,对B.subtilis 168/p MA5-pls重组菌株生产ε-聚赖氨酸的全细胞催化体系进行了优化,结果表明,在L-赖氨酸质量浓度0.5 g/L,初始pH和温度分别为3.0和30℃条件下,ε-聚赖氨酸合酶的转化效果最好。在最优体系条件下,连续转化4 h,ε-聚赖氨酸的产量达到195.1 mg/L,高于已报道的Bacillus subtilis直接发酵生产的ε-聚赖氨酸产量。该研究构建的全细胞催化体系为食品级ε-聚赖氨酸的生产提供了新策略。     

响应面分析优化ε-聚赖氨酸发酵培养基

采用Plackett-Burman 试验设计及响应面分析法, 对一株白色链霉菌发酵ε-聚赖氨酸培养基进行优化.首先利用 Plackett-Burman 试验设计筛选出显著影响产ε-聚赖氨酸的因素, 再利用最陡爬坡路径逼近最大响应区域, 最后在此基础上利用中心组合试验及响应面回归分析确定最优培养基. 结果表明, 葡萄糖、(NH4)2SO4与ε-聚赖氨酸产量存在显著的相关性,其最适浓度分别为33.196,8.572 g/L,在优化条件下,ε-聚赖氨酸产量达到(2.491±0.124)g/L与预测值2.543 139 g/L非常接近,产量提高了63.6%.     

耐高糖面包酵母发酵工艺优化

为了优化耐高糖酵母发酵工艺,基于培养温度、摇床转速、装液量、初始p H、菌体接种量五个因素的单因素实验的结果,之后对装液量、初始p H、菌体接种量进行响应面优化实验。结果表明,最佳工艺条件为:培养温度30℃,摇床转速200 r/min,装液量8.4%,p H4.7,接种量7.4%,在此条件下,酵母细胞干重提高了55.72%。同时,利用5.0 L机械搅拌罐以溶氧反馈流加、恒速流加、间歇流加三种糖蜜补充方式进行酵母细胞培养,绘制生长曲线,发现以溶氧反馈流加方式补充糖蜜更有利于酵母繁殖,最大酵母湿重达到143.95 g/L,达到了耐高糖面包酵母高密度发酵的实验水平,确定了酵母最佳的流加补料方式。     

辅助能量物质柠檬酸促进ε-聚赖氨酸的合成

为提高ε-聚赖氨酸(ε-PL)合成能力,考察了柠檬酸对Streptomyces sp.M-Z18菌体生长和ε-PL合成的影响。研究发现,柠檬酸作为辅助能量物质,对ε-PL发酵过程影响显著。通过对柠檬酸添加时间、添加量和pH值的优化,确定了最佳柠檬酸添加方式,结合补料-分批发酵工艺,显著提高了ε-PL的产量。实验结果表明,在5L发酵罐中,维持pH为3.8,初始柠檬酸添加量为20 g/L时,分批发酵ε-PL的产量达到9.50 g/L,产率达到4.40 g/(L.d),较未添加柠檬酸发酵分别提高了46.4%和48.1%。采用添加柠檬酸的补料-分批发酵工艺,发酵168 h后ε-PL的产量达到22.89 g/L,是分批发酵的2.41倍。     

低强度UV-A光循环照射结合ε-聚赖氨酸处理对4℃下鲜切菠菜保鲜效果的研究

为探究UV-A光照结合ε-聚赖氨酸处理对鲜切菠菜的影响,通过测定感官指标、失水情况、微生物指标、抗氧化酶指标和营养指标,确定在UV-A光照条件下ε-聚赖氨酸处理鲜切菠菜的最佳保鲜浓度。结果表明,0.588 kJ/m²的UV-A以间隔8 h的频率光照结合0.05 g/L ε-聚赖氨酸溶液复合处理鲜切菠菜保鲜效果最好,货架期可达12 d,其次为UV-A光结合0.02 g/L ε-聚赖氨酸溶液处理方式,货架期可达10 d,而UV-A光结合0.08g/L ε-聚赖氨酸溶液处理方式则没有明显的保鲜效果。综上,适当的UV-A光照结合ε-聚赖氨酸处理鲜切菠菜,既可以延缓腐败菌的增长又可以维持菠菜本身良好的抗氧化性能,但在实际应用中也应注意适宜剂量的筛选。     

冰温结合ε聚赖氨酸对贮藏期间蓝莓生理品质的变化影响

通过研究对经ε-聚赖氨酸处理的蓝莓在冰温贮藏期间的生理品质的变化,探讨冰温结合ε-聚赖氨酸处理对蓝莓的保鲜效果。实验选取浓度为100、300、500μL/gε-聚赖氨酸处理蓝莓,在70d贮藏期中每10d测一次相关指标。结果表明,与直接冰温贮藏蓝莓相比,冰温结合ε-聚赖氨酸的处理对延缓蓝莓的腐烂、抑制VC和花色苷的减少、保护蓝莓果霜均有明显效果,并且抑制了蓝莓的呼吸强度和乙烯生成速率,对过氧化氢酶CAT活力也有很明显的抑制效果。其中经300μL/gε-聚赖氨酸处理的效果最优。说明冰温结合ε-聚赖氨酸处理贮藏的效果优于直接冰温贮藏。     

微生物发酵液中ε-聚赖氨酸的分离提纯

筛选适用于分离提纯微生物发酵液中ε-聚赖氨酸的树脂并确定其工艺条件。以ε-聚赖氨酸吸附量和回收率为考察指标,采用静态吸附法选择适合的树脂,采用动态吸附法确定提取工艺。结果表明,弱酸型阳离子交换树脂HD-2对ε-聚赖氨酸具有良好的吸附分离性能。其动态分离提纯工艺条件为:层析柱为22mm×300mm时,上样流速为3mL/min;以0.1mol/L的HCl为洗脱液,洗脱流速为3mL/min。此工艺条件下,ε-聚赖氨酸的回收率为92.0%。     

海藻酸钠抗菌复合涂膜对冰鲜鸭肉保鲜效果的影响

试验选择ε-聚赖氨酸(ε-PL)为生物源抗菌剂,添加柚子皮微晶纤维为增强剂,研究复合海藻酸钠涂膜试验对冰鲜鸭的保鲜效果的影响。采用SEM对复合膜的微观结构进行分析,研究了复合涂膜对冰鲜鸭肉储藏过程中的p H、挥发性盐基氮(TVB-N)、水分流失率、微生物指标、色差变化的影响。试验结果表明:ε-PL的添加有效增强了复合膜的抑菌性能,柚子皮微晶纤维的添加使复合膜内部形成稳定有序的网状结构,改善ε-PL分散性和稳定性;与空白对照组及单一海藻酸钠涂膜相比,1%ε-聚赖氨酸/海藻酸钠有效控制了冰鲜鸭肉储藏过程中TVB-N含量的升高,显著降低鸭肉的菌落总数和大肠杆菌菌落数(p0.05),1%ε-聚赖氨酸/0.1%柚子皮微晶纤维/海藻酸钠可以显著改善冰鲜鸭肉的水分流失(p0.05),保持鸭肉的鲜红色泽。该研究为海藻酸钠抗菌复合涂膜应用于冰鲜鸭肉保鲜包装提供了新的参考。