出芽短梗霉的发酵性能研究

就茁霉多糖和蓝色色素的产生,对出芽短梗霉的发酵性能进行了研究。通过对碳源、氮源、pH值、容氧量、发酵时间等影响因素的比较试验,得到了比较理想的发酵条件,为茁霉多糖和蓝色色素的生产与控制提供了参考数据。     

短梗霉多糖的研究

短梗霉多糖具有巨大的经济价值,本文综述了短梗霉多糖的性质,在食品中的应用,生产菌种的诱变筛选,发酵和提纯工艺.     

碳源对出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖的影响

原糖发酵生产普鲁兰多糖对于蔗糖的深加工具有重要意义。本研究考察了不同碳源底物对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵生产普鲁兰多糖的影响。结果表明,原糖发酵生产的普鲁兰多糖产量要比白砂糖、葡萄糖和淀粉高16%~53%,且多糖颜色较浅;通过正交试验优化后,发酵培养基的普鲁兰多糖产量可以达到12.39 g/L,多糖转化率可以达到26.65%。     

酵母粉对出芽短梗霉发酵普鲁兰多糖相对分子质量的影响

以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCC.11062为出发菌株,研究了不同质量浓度酵母粉对普鲁兰多糖产量、结构及相对分子质量的影响。结果表明酵母粉质量浓度对出芽短梗霉的产量和相对分子质量影响显著,而普鲁兰多糖的结构基本不受其影响。在未加酵母粉时,菌体质量浓度5.92 g/L,普鲁兰多糖产量34.74 g/L,残糖质量浓度44.18 g/L,而当酵母粉质量浓度为1.5 g/L时,普鲁兰多糖的产量出现最大峰值,达到了61.32 g/L,然而,过多的酵母粉供给造成了碳源流向生物体,普鲁兰多糖产量减少。未加酵母粉时生产的普鲁兰多糖相对分子质量最大,重均相对分子质量Mw为529 528,随着酵母粉质量浓度的增加,生成的普鲁兰多糖相对分子质量逐渐降低,重均相对分子质量Mw从529 528降低到183 278,表明酵母粉可能会诱导普鲁兰多糖降解酶的产生,并导致普鲁兰多糖相对分子质量及产量的降低。这些研究为不同特性普鲁兰多糖的生产提供技术指导。     

出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的研究

为研究芽短梗霉生物合成聚苹果酸的优化工艺条件,采用间歇培养法研究聚苹果酸的发酵过程。测定出芽短梗霉细胞生长和聚苹果酸产物生成曲线,并考察碳源、氮源、CaCO3、pH、摇床转速等因素对聚苹果酸生成的影响,得出出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的优化工艺条件是:葡萄糖120g/L,丁二酸铵3g/L,CaCO330g/L,pH5.5,摇床转速220r/min,温度25℃,发酵培养6d。在此工艺条件下,聚苹果酸的产量达到16.58g/L。聚苹果酸和出芽短梗霉菌体生长呈现一定的相关性。     

影响出芽短梗霉XYE-7木聚糖酶生物合成的条件

类酵母真菌出芽短梗霉XYE-7是从果园土壤中分离到一株产木聚糖酶活力较高的菌株,对其合成木聚糖酶的条件进行了研究,结果表明该菌合成木聚糖酶的最佳培养基为:硫酸铵0.5%、酵母膏0.2%、磷酸二氢钾0.1%、硫酸镁0.05%、木聚糖0.5%,初始发酵pH值为2.0,发酵温度35℃,发酵时间为80h。在该条件下XYE-7合成木聚糖酶的能力最强。     

低色素出芽短梗霉G-58发酵的初步研究

研究了培养基组分和培养条件对低色素出芽短梗霉变异株G-58发酵的影响。最佳培养基组分是（g/L）：蔗糖50，（NH4）2SO4 0．6，K2HPO4 6，MgSO4 0．4，NaCl4，酵母膏0．4，初始pH6．5；在此条件下，G-58多糖产量24.5g/L，即糖转化率49％，发酵液颜色乳白无色素。     

出芽短梗霉聚苹果酸发酵条件的优化

在5 L发酵罐上,对出芽短梗霉PMLA发酵条件进行了研究,确定出芽短梗霉PMLA发酵的最优条件。由试验结果可知:优化的发酵温度为分阶段调节,即0~24 h设定发酵温度为30℃,24 h以后调节发酵温度为25℃;搅拌转速400 r/min;通风比1∶1.2。在此条件下,出芽短梗霉PMLA发酵获得的最大生物量为38.7 g/L;聚苹果酸产量为45.2 g/L;生产强度为0.38 g/(L·h)和PMLA分子量为8 412 Da。     

出芽短梗霉黑色素的抗氧化活性研究

建立了还原力体系、DPPH自由基体系、羟基自由基体系、超氧阴离子自由基体系、铁离子螯合力体系及抑制脂质过氧化体系.以VC作为参照,研究了出芽短梗霉黑色素在不同体系下的抗氧化活性.结果表明,黑色素具有一定的还原能力,在浓度为0.4g/L时,其还原力与VC相当,黑色素对羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基均有较好的清除作用,同等浓度条件下黑色素清除羟自由基和超氧阴离子的能力均高于VC.此外,黑色素具有一定的铁离子螯合能力和抑制脂质过氧化能力.综上所述,黑色素具有一定的抗氧化活性.     

氨基酸对出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的影响

本文研究了添加氨基酸对出芽短梗霉A.pullulans CGMCC3337发酵生产聚苹果酸(PMLA)的影响。通过单因素实验和正交实验分别对氨基酸种类及其添加量进行优化。由单因素实验可知:天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val)和苏氨酸(Thr)对菌体生长和PMLA合成最有利。由正交实验可知:氨基酸的最优组合为(g/L):天冬氨酸(Asp)0.4、亮氨酸(Leu)0.4、缬氨酸(Val)0.4、苏氨酸(Thr)0.4。在最优组合条件下获得的PMLA产量和分子量分别达到了57.89 g/L和8879 u,比未添加氨基酸获得的PMLA产量和分子量分别提高了40.92%和45.20%。      

紫外诱变选育出芽短梗霉高产普鲁兰糖白化突变菌株

为了发酵获得无色素普鲁兰糖,对菌株Aureobasidium pullulan NG进行紫外诱变,成功获得一株高产普鲁兰糖的白化突变株UVMU3-1。将突变菌株与野生菌株比较发现,其菌体生长能力和分化能力未发生显著改变。突变菌株产出的多糖经红外光谱鉴定为普鲁兰糖,罐发酵实验表明突变菌株产糖能力强于野生菌株。在未经培养基和培养条件优化的情况下,罐发酵的糖转化率可以达到52.78%。突变株UVMU3-1可作为工业发酵普鲁兰糖的潜力菌株。     

高产无色素普鲁兰糖突变菌株P1012的选育及发酵性能研究

本研究旨在选育出高产普鲁兰多糖且黑色素分泌缺失的菌株,为普鲁兰的发酵生产提供宝贵的菌种资源。研究采用三种诱变剂(紫外线(UV)、亚硝基胍(NTG)、硫酸二乙酯(DES))对出发菌株茁芽短梗霉P23进行多轮诱变处理。通过从PDA平板上挑选出色素低且黏度大的菌落作为候选菌株,并经红外光谱(FT-IR)分析其胞外多糖的构型。结果筛选出13株候选菌株,其中菌株P1012于PDA平板上培养7 d形成的菌落为白色,96 h发酵液呈乳白色,且吸光值(OD654 nm表示色素的相对含量)达到0.048,其胞外多糖经红外光谱检测可初步分析为普鲁兰多糖,与出发菌株P23相比,菌株P1012主要表现在细胞合成色素上的缺失。发酵培养后,测得普鲁兰产量为28.01 g/L,糖转化率达到56.02%,糖转化率比出发菌株高出28.8%。表明菌株P1012可以作为生产普鲁兰多糖的候选菌株。     

无黑色素普鲁兰多糖出芽短梗霉的选育

为选育一株高产无黑色素普鲁兰多糖的出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）,以A.pullulans As.40329和A.pullulans As.3#为出发菌株,通过紫外诱变（15 W）筛选出三株正突变菌株作为亲本。在此基础上,对三株亲本制备原生质体并采用35%的PEG4000介导进行全基因重组（Genome shuffling,GS）。随后,经双亲灭活筛选后获得A.pullulans的全基因重组菌F2-6。结果表明,菌株F2-6遗传性状稳定且发酵多糖产物中近乎无黑色素（OD654维持在0.02左右）,多糖产量提高至（19.53±0.39）g/L,比原始菌As.3#提高119.69%,表明重组菌F2-6具有工业化生产普鲁兰多糖的潜能。      

普鲁兰短梗霉产脂肪酶发酵条件的优化

对普鲁兰短梗霉产脂肪酶的发酵条件进行优化研究。在单因素试验的基础上,利用中心组合设计研究发酵工艺条件(温度、初始pH值、接种量)对产脂肪酶的影响。结果表明,发酵温度、发酵液初始pH值和接种量3个因素对粗酶液的脂肪酶活力有显著影响,在实验水平范围内3个因素间均对响应值不产生交互影响作用。拟合得到了该发酵过程的回归模型方程(R2=0.955 6),优化得到的发酵温度、初始pH值和接种量分别为26.02℃、5.87和6.38%。说明回归模型方程能较好地反映普鲁兰短梗霉的产酶量与发酵温度、初始pH和接种量之间的关系,对脂肪酶的发酵生产具有一定的预测指导作用。     

正交实验设计优化茁霉多糖发酵工艺

采用正交实验设计方法对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)生产茁霉多糖的发酵工艺进行了优化。首先,采用单因素实验确定生产影响茁霉多糖产量的培养基组成成分和发酵条件,然后进行培养基正交实验,得到最优的培养基组合,并用此培养基进行发酵条件的正交实验,获得生产茁霉多糖最优的发酵条件。最优的培养基组成为:蔗糖100g/L、玉米浆3g/L、K2HPO42g/L和NH4NO30.4g/L,最优的发酵工艺为:初始pH6.0、装液量10%、接种量3%、种龄72h、发酵时间6d、摇床转速180r/min、发酵温度29℃。优化发酵工艺条件下茁霉多糖的产量为34.98g/L。     

无机氮源对出芽短梗霉发酵普鲁兰多糖分子量的影响

以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCC No.11062为出发菌株,研究五种无机氮源对普鲁兰多糖产量、结构、纯度及分子量的影响。结果表明:无机氮源种类对普鲁兰多糖产量和分子量产生显著影响,未影响普鲁兰多糖结构和纯度。其中,以硫酸铵(1.5 g/L)为唯一氮源时普鲁兰多糖产量达到32.84 g/L,重均分子量(Weight-average Molecular Weight,Mw)最大,为799823ku。硫酸铵浓度对普鲁兰多糖的产量和分子量影响显著,而未显著影响普鲁兰多糖结构。随着硫酸铵浓度的增加,普鲁兰多糖产量和分子量同时增加;当硫酸铵浓度为1.5 g/L时,普鲁兰多糖的产量出现最大值,为32.45 g/L;而当硫酸铵浓度为2.1 g/L,普鲁兰多糖重均分子量(Mw)最大,达到1236958 ku。所有制得的普鲁兰多糖纯度在95%~99%之间。这些研究可为不同分子量普鲁兰多糖生产提供技术指导。     

出芽短梗霉产色素能力弱化菌株的筛选

出芽短梗霉在发酵过程中会产生一种与黑色素相似的黑色物质 ,并且这种物质会牢固地粘附在短梗霉多糖上 .对出芽短梗霉Aureobasidium pullulanB 1菌株进行6 0 Co诱变 ,获得了一株产色素能力缺失型菌株Co3,其菌落和发酵液颜色为白色或淡绿色 .红外光谱和磁核共振图谱表明该菌株的产物与标准短梗霉多糖样品有相同的结构 .     

短梗霉黑色素的提取及其理化性质的研究

从短梗霉中提取黑色素,并对黑色素的酸碱、热、光、耐氧化还原性以及常用食品添加剂对色素稳定性的影响进行了探讨。结果表明:黑色素的最大吸收峰为225nm;碱性条件下呈黑褐色,酸性下呈棕红或棕黄色;除还原剂以外,热、光、氧化剂及常用食品添加剂对其无影响,说明该色素稳定性良好,作为天然色素具有广阔的开发应用前景。     

出芽短梗霉黑色素的抗氧化活性研究

建立了还原力体系、DPPH自由基体系、羟基自由基体系、超氧阴离子自由基体系、铁离子螯合力体系及抑制脂质过氧化体系。以VC作为参照,研究了出芽短梗霉黑色素在不同体系下的抗氧化活性。结果表明,黑色素具有一定的还原能力,在浓度为0.4g/L时,其还原力与VC相当,黑色素对羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基均有较好的清除作用,同等浓度条件下黑色素清除羟自由基和超氧阴离子的能力均高于VC。此外,黑色素具有一定的铁离子螯合能力和抑制脂质过氧化能力。综上所述,黑色素具有一定的抗氧化活性。