魯氏酵母是醬油釀造過程中重要的風(fēng)味微生物。醬油生產(chǎn)后期接入酵母菌進行后熟發(fā)酵的技術(shù)已推廣應(yīng)用多年,但是直接添加酵母菌用于醬油釀造存在活性差、質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點。活性干酵母具有活性高,穩(wěn)定性好等優(yōu)點,開發(fā)出適合于醬油釀造的活性干酵母具有巨大市場應(yīng)用潛力。本文對魯氏酵母高密度發(fā)酵進行了系統(tǒng)的研究,將為活性干酵母的制備奠定基礎(chǔ)。


研究結(jié)果如下:


(1)采用響應(yīng)面方法(RSM)對魯氏酵母CCTCC M 2013310培養(yǎng)基進行了優(yōu)化,Plackett-Burman(PB)設(shè)計對培養(yǎng)基中各因素影響的效應(yīng)進行評價,結(jié)果表明,葡萄糖、玉米漿和磷酸二氫鉀對生物量影響顯著。由中心組合及響應(yīng)面分析確定優(yōu)化培養(yǎng)基為葡萄糖12.03%,玉米漿2.24%,酵母粉1%,磷酸二氫鉀0.26%,甘油3%,VB1 0.001%。魯氏酵母經(jīng)過24 h生長達到穩(wěn)定期,最大OD600nm為59.125,對應(yīng)的細胞干重為28.28 g/L,優(yōu)化前的YEPD培養(yǎng)基最大細胞干重為5.12 g/L,經(jīng)培養(yǎng)基優(yōu)化后,細胞干重提高了4.5倍。


(2)在魯氏酵母搖瓶發(fā)酵工藝優(yōu)化中,研究了培養(yǎng)基的初始p H值,發(fā)酵溫度以及接種量對魯氏酵母搖瓶發(fā)酵的影響。結(jié)果表明在p H 5.0的初始發(fā)酵條件下以及隨后的分批發(fā)酵恒定p H 5.0條件下魯氏酵母的生長最佳,魯氏酵母最適發(fā)酵溫度為28℃,接種量以5%為宜。在10 L發(fā)酵罐中,高攪拌轉(zhuǎn)速明顯有利于魯氏酵母的生長,而高通氣量對魯氏酵母的生物量提升不大。在分批補料實驗中采用500 r/min,通氣量1 vvm及恒定p H 5.0為宜。


(3)在10L發(fā)酵罐分批補料發(fā)酵過程中,通過開環(huán)的指數(shù)補料策略流加葡萄糖(主要營養(yǎng)限制物)實現(xiàn)了魯氏酵母的高密度發(fā)酵。在葡萄糖消耗完開始補料的四個比生長速率的補料發(fā)酵中,在μset=0.05 h-1的實驗組得到了最大的生物量72.91g/L。在μset為0.05 h-1或低于0.05 h-1的實驗組中,補料發(fā)酵階段乙醇的產(chǎn)量幾乎為零,這表明葡萄糖被酵母菌徹底氧化分解。當μset上升到0.07 h-1時,大量的葡萄糖無氧代謝生成乙醇,并且菌體生長緩慢。在分批發(fā)酵生物量達到最大時開始補料的實驗組,以μset=0.05 h-1進行分批補料發(fā)酵,可以得到70.2 g/L的生物量。綜合所有的補料實驗,以0.05 h-1的比生長速率在葡萄糖消耗完時開始的指數(shù)補料可以滿足魯氏酵母的高密度發(fā)酵。

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