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。     

普鲁兰多糖对绿豆淀粉功能特性的影响

以资源丰富的绿豆淀粉为基材,按照不同比例与普鲁兰多糖共混,对混合物的功能特性进行了研究。结果表明:普鲁兰多糖可以降低绿豆淀粉的峰黏度、谷黏度、终黏度、稀懈值和回凝值,并且在一定范围内,这种变化随着普鲁兰多糖质量分数的增加而增大。另外,普鲁兰多糖的添加提高了绿豆淀粉的糊化温度,使其糊化受到抑制作用,且当普鲁兰多糖与绿豆淀粉的质量比达到2∶5时,这种抑制作用开始达到极显著水平。少量添加普鲁兰多糖后,绿豆淀粉老化的焓变值大大降低,但当普鲁兰多糖与绿豆淀粉的比例大于1∶6时这种抑制作用变缓。普鲁兰多糖可以增强绿豆淀粉的硬度、黏着性、弹性和胶凝性,而逐渐减小其黏聚性。     

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。     

淀粉质原料在普鲁兰多糖生物合成中的作用及生理机制

为了考察不同淀粉质原料对出芽短梗霉生物合成普鲁兰多糖的影响,本文分别选用来源于木薯、玉米、马铃薯、红薯和小麦等作物的淀粉作为碳源发酵生产普鲁兰多糖。结果发现,木薯淀粉有利于普鲁兰多糖的生物合成,最高产量达到23.96 g/L;红薯淀粉则不利于普鲁兰多糖的合成,显著（P<0.05）降低了普鲁兰多糖的产量和分子量。进一步地,对普鲁兰多糖分批发酵动力学参数和生理学指标进行分析比较,发现木薯淀粉提高了普鲁兰多糖合成关键酶活性和胞内前体物质尿苷二磷酸葡萄糖的含量,进而提高了普鲁兰多糖的合成能力和产量;而红薯淀粉则提高了普鲁兰多糖降解酶活性,显著（P<0.05）降低了普鲁兰多糖的分子量。对普鲁兰多糖分批发酵碳源成本进行估算,发现利用木薯淀粉合成普鲁兰多糖的碳源成本只有葡萄糖对照组的56.6%。该研究结果为普鲁兰多糖的廉价高效生产提供了可行的技术参考。     

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%。     

普鲁兰多糖对籼米粉凝胶及老化特性的影响

探究不同添加量的普鲁兰多糖(0%、2%、4%、6%、8%)对籼米粉糊化特性、流变特性、凝胶质构以及微观结构的影响。结果表明,普鲁兰多糖的添加使米粉的糊化特性、流变特性、凝胶质构和微观结构发生显著变化。随着普鲁兰多糖添加量的增加,混合粉的峰值黏度、最低黏度、崩解值、回生值、弹性模量、黏性模量均逐渐降低,糊化温度略有升高,表明普鲁兰多糖抑制了大米淀粉的糊化;X-射线衍射的分析表明普鲁兰多糖的添加降低了淀粉的重结晶度,抑制了淀粉老化;普鲁兰多糖添加后的凝胶呈现出多孔状结构,表明淀粉连续性的凝胶结构被破坏,从而导致凝胶的硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼性逐渐降低。     

普鲁兰多糖对挤压流延法制备淀粉膜性能的影响

对普鲁兰多糖改善淀粉基可食性膜的性能进行研究,并用光学显微镜对膜表面进行观察。结果表明:添加普鲁兰多糖后有效的改善了淀粉膜的拉伸性能;随着普鲁兰多糖添加量的增加,降低了淀粉膜的水溶解时间和O2透过率;当普鲁兰多糖添加量在5%~9%时,淀粉膜具有较低的透湿性,且淀粉膜的白度较高,黄色值较低。光学显微分析膜表面,当普鲁兰多糖添加量为9%时,普鲁兰多糖与淀粉能较好的融合。综合膜的各项性能得出,普鲁兰多糖的添加量不宜超过9%。     

木薯淀粉水凝胶的制备及表征

采用木薯淀粉接枝丙烯酰胺,以淀粉为骨架,接枝上丙烯酰胺支链,以期形成具有敏感性的空间网状大分子结构水凝胶。以木薯淀粉为原料,丙烯酰胺为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,制备具有高溶胀性能的木薯淀粉基水凝胶,研究了水凝胶对温度pH的敏感特性。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等现代分析测试手段对其进行表征。实验结果表明:当木薯淀粉用量为1 g,丙烯酰胺用量为5 g,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.06 g,过硫酸铵0.03 g时,制得的木薯淀粉水凝胶吸水倍率较高。表征结果证明已成功制备木薯淀粉水凝胶。水凝胶溶胀平衡比会随着温度以及pH的改变而改变,溶胀比在35 ℃时达到最大,在pH为12.24碱性条件下溶胀性达到最高,表明制备的水凝胶具有温度与pH双敏感性。该水凝胶良好的溶胀性能可以使其用于重金属离子吸附、生物医药等领域,应用价值较高。     

基于遗传算法进化的人工神经网络(GA-ANN)对葡萄糖发酵生产普鲁兰多糖的条件优化

基于遗传算法进化的人工神经网络,以葡萄糖为原料,对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的发酵培养条件进行优化。首先通过单因素试验和Plackett-Burman实验筛选显著因素,再进行Box-Behnken实验建立数据样本,最后利用Matlab建立神经网络模型寻找最优解。结果表明,葡萄糖和酵母抽提物对普鲁兰多糖的合成具有显著的正效应,K₂HPO₄对普鲁兰多糖的合成具有显著的负效应。遗传算法-人工神经网络的决定系数与相对误差分别为0.998 8与1.72%。最终优化获得普鲁兰多糖发酵的最佳培养基组分为葡萄糖150 g/L,酵母抽提物7.1 g/L,MgSO₄·7H₂O 1.4 g/L,K₂HPO₄ 7 g/L,NaCl 7 g/L,自然pH。在此条件下,普鲁兰多糖的产量为83.25 g/L,较优化前提高了79.73%。经济分析表示优化后的培养基成本较优化前降低了约70%。该研究结果为普鲁兰多糖的工业化生产提供了数据支撑,有助于提升普鲁兰多糖在行业中的竞争力。     

高产酵母菌株(Rhodotorula bacarum)产普鲁兰多糖过程中搅拌和通气条件的优化

在过去的研究中发现普鲁兰多糖高产酵母菌株摇瓶发酵的最佳条件是 180r/min ,2 8℃ ,6 0h ,在此条件下该菌株可以产生质量体积分数为 5 9%的普鲁兰多糖。本文研究发现在 5L发酵罐中通气量和搅拌速度对该酵母菌株的普鲁兰多糖产量有很明显的影响。研究结果表明产普鲁兰多糖的最适通气量和搅拌速度分别是6 . 5L/min和 30 .0r/min。相应的 ,用每升含 80g的葡萄糖做发酵培养基 ,在 2 8℃条件下培养 72h ,其普鲁兰多糖的产量质量体积分数为达到 7. 5 % ,这是迄今为止所报道的产普鲁兰多糖酵母中产量最高的菌株。作者发现这株酵母菌产普鲁兰多糖高效合成过程的原因是其有很高的葡萄糖转化率。     

普鲁兰多糖产生菌出芽短梗霉的紫外诱变及其培养基优化

为进一步提高普鲁兰多糖的产量,该文以出芽短梗霉CGMCC 3337为研究对象,通过紫外诱变获得一株性状稳定的高产普鲁兰多糖突变株UV-10,普鲁兰多糖产量稳定在（75.28±0.79）g/L,在此基础上通过单因素、响应面等试验探究高产普鲁兰多糖的最适培养基及条件。结果表明：与出发菌株相比产量提高了25.26%。通过单因素及响应面试验得到最适培养基组成：蔗糖 150 g/L,牛肉粉 4.17 g/L,MgSO4·7H2O 0.76 g/L,K2HPO48.58 g/L,FeSO4·7H2O 0.03 g/L。优化后培养基多糖产量达到97.6 g/L,与优化前相比提高了26.8%。     

木薯淀粉水凝胶的微波合成表征及性能测试

以木薯淀粉为原料,丙烯酰胺为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,采用微波辐射技术辅助制备木薯淀粉基水凝胶。探究单体、交联剂、引发剂用量等因素对水凝胶溶胀性能的影响。当淀粉与丙烯酰胺用量比为1∶3,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.02 g,过硫酸钾0.05 g时,微波400 W,60 s制得的木薯淀粉水凝胶达最高吸水倍率。通过傅里叶红外光谱仪(fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electronic microscope,FESEM)等分析测试手段对其进行表征,结果表明已成功制备木薯淀粉基水凝胶。该水凝胶溶胀平衡比在35℃时达到最大,且在室温条件下保水性良好。该研究为淀粉水凝胶的制备应用提供了实验依据,提高了木薯淀粉的附加值。     

表面活性剂在生物转化法合成普鲁兰中的作用及生理机制

考察斯潘类和吐温类表面活性剂在利用出芽短梗霉全细胞生物转化合成普鲁兰多糖中的作用,结果发现20 g/L斯潘80和5 g/L吐温80将细胞的普鲁兰合成能力分别提高了46.5%和32.9%,二者复配使用进一步提高了普鲁兰产量和合成效率。通过对相关生理生化参数进行测定,发现斯潘80和吐温80增加了细胞膜的通透性,提高了普鲁兰合成关键酶的活性,提升了胞内尿苷二磷酸葡萄糖和能量物质ATP的水平,加速了ATP的再生,在促进物质和能量代谢的基础上,实现了普鲁兰产量和合成效率的提高。研究结果部分解析了表面活性剂提高普鲁兰合成效率的生理机制,同时也为其他类似结构微生物多糖的高效合成提供技术参考。     

普鲁兰多糖对κ-卡拉胶凝胶特性及流变学性质的影响

研究了普鲁兰多糖对κ-卡拉胶凝胶特性和流变学性质的影响。实验表明:κ-卡拉胶的凝胶强度、凝胶温度和熔化温度随着κ-卡拉胶和K+的浓度的增加而增加。随着普鲁兰多糖添加量的增加,κ-卡拉胶的凝胶强度、凝胶温度和熔化温度出现一定程度的升高,胶体的持水能力得到改善,胶液的流动行为指数(n)减小,表观粘度逐渐增大,胶液近似于牛顿型流体。     

响应面法优化普鲁兰多糖-明胶可食性膜制备工艺

采用单因素和响应面分析法优化普鲁兰多糖-明胶复合膜配方。结果表明：甘油添加量对抗拉强度的影响最大,普鲁兰多糖添加量的影响最小。当普鲁兰多糖添加量2.00%、明胶添加量5.00%、甘油添加量1.00%时,其抗拉强度达到最大,为85.18MPa,验证实验结果为89.83MPa,二者的相对误差为5.18%,响应面法优化的组成真实可靠。     

高效凝胶色谱法同时测定普鲁兰多糖生物合成过程中分子量和含量

为了建立出芽短梗霉发酵过程中同时测定普鲁兰多糖分子量和含量的高效分子排阻色谱分析方法。采用保护柱(Ultrahyfrogel~(TM)6×40 mm)和凝胶柱(Ultrahydrogel~(TM) Linear 7.8×300 mm),流动相0.1 mol/L NaNO_3,流速0.5 mL/min,柱温30℃,示差折光检测器(Waters 2424),以普鲁兰多糖分子量标准物进行分子量和含量标准曲线测定,利用建立的方法和标准曲线测定出芽短梗霉CGMCC No.11602发酵过程中普鲁兰多糖的分子量大小和含量。结果表明:普鲁兰多糖重均分子量(Molecular weight,Mw)在9.6 kDa~2 350 kDa范围内,线性关系良好(R~2=0.99),含量范围为0.2 g/L~1.0 g/L时,线性关系良好(R~2=0.99),相比于传统的方法,利用发酵液同时测定普鲁兰多糖含量和分子量与传统测定方法结果无显著性差异(p0.05)。通过新的检测方法,不仅能够实现普鲁兰多糖发酵过程中含量与分子量的实时检测,也为可控性生产不同分子量普鲁兰多糖提供技术手段。     

普鲁兰多糖对κ-卡拉胶凝胶特性及流变学性质的影响

研究了普鲁兰多糖对κ-卡拉胶凝胶特性和流变学性质的影响。实验表明:κ-卡拉胶的凝胶强度、凝胶温度和熔化温度随着κ-卡拉胶和K+的浓度的增加而增加。随着普鲁兰多糖添加量的增加,κ-卡拉胶的凝胶强度、凝胶温度和熔化温度出现一定程度的升高,胶体的持水能力得到改善,胶液的流动行为指数（n）减小,表观粘度逐渐增大,胶液近似于牛顿型流体。      

半纤维素/壳聚糖复合凝胶的制备及性能研究

利用玉米芯半纤维素和壳聚糖在碱/尿素/水体系中制备了半纤维素/壳聚糖复合凝胶,探讨了壳聚糖用量对复合凝胶的溶胀行为及压缩强度的影响,并考察了复合凝胶的热稳定性。结果表明,复合凝胶内部呈均匀的多孔结构,孔径大小200μm左右。红外光谱结果表明半纤维素、壳聚糖与环氧氯丙烷之间通过化学交联形成凝胶的网络结构。随壳聚糖用量的增加,复合凝胶在去离子水中的溶胀比逐渐减小,压缩强度逐渐增大,当壳聚糖用量为4%时,压缩强度达325 kPa。     

基于美拉德反应的大豆分离蛋白-普鲁兰多糖可食膜构建及特性研究

为探索可食膜性质与美拉德反应之间的关系,以大豆分离蛋白和普鲁兰多糖为原料,研究不同pH值、原料配比对美拉德反应程度的影响;以色差值、厚度、含水率、水蒸气透过率、溶解度为检测指标,研究混合比例对膜性质的影响。结果表明,pH=9时美拉德反应程度最大,随着大豆分离蛋白比例的增加,美拉德反应程度增大,可食膜色差值增大,膜厚度无明显变化,含水率逐渐减小至14.80%,溶解度逐渐降低至23.44%,水蒸气透过率先减小后上升,当大豆分离蛋白与普鲁兰多糖配比为2∶1时最小,为3.77 g·m^-1·h^-1·MPa^-1。得到pH=9,大豆分离蛋白∶普鲁兰多糖=5∶1时可食膜具有最佳综合性能的结论。     

纤维素基水凝胶的溶胀动力学研究

以纤维素为骨架,丙烯酸(AA)为单体,采用接枝共聚方法在85%磷酸溶液反应介质中合成了pH值敏感水凝胶(C-g-AA)。主要研究了C-g-AA水凝胶的pH值敏感性及在不同pH值溶液(pH值分别为1.15,6.86,11.05)中的溶胀可逆性和溶胀动力学行为,并与在去离子水中的溶胀行为进行对比。结果表明,C-g-AA水凝胶的溶胀比随着凝胶中AA组分的增加而增加,最高可达73%;水凝胶溶胀具有明显的pH值敏感性,当pH值>7时达到溶胀平衡,水凝胶对pH值的溶胀可逆性良好;不同pH值溶液中的溶胀动力学表明,溶胀初期水分子在水凝胶中的扩散行为可用non-Fickian扩散定律来描述,整体溶胀行为满足Schott二级动力学方程,而在去离子水中,水凝胶溶胀初期的扩散特征指数同样保持稳定,但整体溶胀行为却不遵循Schott二级动力学方程。