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乳链菌肽(Nisin)是一种天然食品防腐剂,能够抑制许多革兰氏阳性致病菌的生长。是唯一一种允许商业化生产的天然食品防腐剂。目前,我国只有少数企业生产Nisin,且产量与纯度都远低于国外同类产品,本论文旨在通过优化发酵条件和代谢调控的手段提高Nisin的产量,并通过分析了解Nisin代谢过程的调控机制。本研究通过从五种乳酸菌发酵培养基中选出CM培养基作为初始发酵培养进行优化,在此基础上摸索出了Nisin发酵生产的最适初始pH为7.0,最适种量为3%,最佳接种种龄为12h。随后,本研究从营养调控、氨基酸代谢调控和乳酸的反馈调控三种手段对Nisin的代谢进行了调控。营养调控通过单因素的摸索,决定在CM培养基的基础上添加玉米浆作为补充氮源,磷酸二氢钾作为磷源进行发酵。然后利用Plackett-Burman试验确定影响Nisin效价的三个主要因素为蔗糖、酵母膏和磷酸二氢钾的浓度,并使用Box-Behnken试验分析方法确定了三个主要因素最佳发酵浓度分别为39g/L、18.5g/L和20.5g/L。优化后的培养基发酵生产Nisin的效价为1687±5IU,提高了740IU/mL。氨基酸的调控通过分析得出Arg、Cys、Trp对Nisin的生产有正调控作用,添加1g/L的这三种氨基酸分别使Nisin的效价提高了224±5IU/mL,130±5IU/mL、118±5IU/mL,而1g/L的Pro对Nisin的合成有负调控作用使Nisin效价降低了138±5IU/mL。Lactococcus lactis在延滞期大量利用游离态的氨基酸,进入对数生长期后主要利用分解蛋白质产生的氮源。试验证明Lactococcus lactis利用的主要靠从周围环境中吸收Arg,而不依赖自身合成。在Nisin代谢过程中精氨酸的消耗量最大,随Arg添加量的增加Nisin的产量不断增加,但增加幅度降低,当精氨酸添加量高于8g/L时,Nisin产量基本不再增长,此时效价增加了450IU/mL。最后本试验研究了乳酸的反馈调控,计算得出发酵过程中蔗糖代谢转化为乳酸的转化率为83.3%。经验证,乳酸的抑制作用一方面来自于pH的下降,另一方面来自于乳酸根的累积。通过流加5M NaOH控制发酵液pH为7.0左右时,使Nisin发酵产量在优化的培养基的基础上又提高420±5IU/mL。而当发酵液中乳酸根的含量达到7%时Nisin停止生产并由此推断出乳酸根的积累是补糖发酵的限制性因素。经过以上培养条件的优化和代谢调控过程之后,Nisin的效价共提高了近1410IU/mL,约为未进行调控时的1.5倍。