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曲酸(Kojicacid)是微生物发酵产生的具有抗菌作用的一种有机酸,广泛应用于食品抗菌剂,饲料添加剂,化妆品添加剂中。关于合成的研究,国内外的许多学者采用了天门冬氨酸诱变株,米曲霉,黄曲霉等的诱变株进行曲酸的生产,随着人们对曲酸产品的重视,国内外将曲酸和曲酸的衍生物,用于各种食品添加剂的加工,这说明曲酸在食品工业中上有极大的应用市场。一般采用从一些有毒性的丝状真菌中提取曲酸,考虑到其安全性,本文以从冰糖橙皮上筛选诱变的优良菌株变异株Co-26为材料进行系统研究。
本文对高产曲酸菌-变异株Co-26的摇床发酵条件进行优化,并对其分批发酵动力学、曲酸的分离纯化及曲酸菌的分子鉴定进行了系统研究,主要结果如下:
1对得到的高产曲酸菌Co-26的18srDNA进行扩增、测序,利用NCBI数据库进行Blast比对,经MEGA5.1软件构件系统发育树。最后可以确定为米曲霉属。
2采用单因素试验和响应面分析法相结合的方法,对变异株Co-26产曲酸的摇瓶发酵条件进行了优化。单因素实验结果显示在摇瓶发酵培养基中最佳的接种量,菌龄,最佳温度和发酵时间分别为10%,48h,34℃和6d。利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析,获得最佳的发酵条件为:接种量10%,菌龄49h,最佳温度为36℃,发酵时间在6d的时能够获得最高的曲酸含量90.2g/L,与预测值非常的接近。
3在摇床优化的基础上,利用5L发酵罐对变异株Co-26产曲酸的发酵过程进行了放大,曲酸达到最高的生成量为97.3g/L,比摇瓶发酵提高了7.3%;并且该菌株在5L发酵罐中分批发酵的数据为参考,结合数学推导,建立了分批发酵生产曲酸的菌体生成,曲酸的合成以及基质消耗动力学模型,分别如下:
(1)菌体生长动力学模型X=13.397e0.0733t/10.358+1.163e0.0733t
(2)基质消耗动力学模型S=74.83703+1.38273-15.93094e0.0733t/10.35846+1.16288e0.0733t-5.93663ln([)10.35846+1.16288e0.0733t/11.52134(])
(3)曲酸生成动力学模型P=278.8860/10.35846+1.16288e0.0733t-814912ln(0.89906+0.1009e0.0733t)(
)所建模型基本能够描述变异株Co-26分批发酵产曲酸的动态过程,可以为以后的进一步的工业放大实验提供理论参考。
4对常用的曲酸提取的三种方法;有机物沉淀法,萃取法,直接浓缩法的进行比较分析,有机物沉淀法得到最高曲酸提取率为75.6%,直接浓缩法得到曲酸提取率为83.7%,萃取法得到曲酸提取率为73.2%。通过比较直接浓缩法不仅工艺简单,有比较强的适用性,而且曲酸纯度能够达到90.2%