米曲霉转化蔗糖及糖蜜生产曲酸的研究
曲酸是一种具有抗菌抑菌、护色、抗氧化、美白和抑制酪氨酸酶等种生物活性有机酸，广泛应用于食品、药品、化妆品以及农业等多个领域。近年来，国内外市场对曲酸的需求日趋增加，而国内曲酸的生产技术还比较落后，并且仅有少数几家研究单位从事曲酸的生产与研究，进口曲酸成本较高，这些因素严重限制了该产品在国内的应用。曲酸生产方面所面临的主要问题主要是生产周期长，生产效率低，生产成本居高不下等问题。目前，曲酸生产的主要研究方向产曲酸的优良菌种的选育，发酵培养基优化，发酵工艺优化，使用价格低廉的原料进行曲酸生产，以提高曲酸的生产效率，降低曲酸的生产成本。
本文主要以米曲霉(Aspergillus oryzae)GIM3.423为曲酸生产菌株，以蔗糖为原料进行曲酸生产试验，分别研究了蔗糖浓度、氮源、乙醇和无机盐等对曲酸产量、转化率和生物量的影响，单因素试验结合正交实验方法确定了其最佳的发酵培养基:蔗糖8％，酵母膏0.3％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O0.05％，KCl0.05％，PH7.0。在此条件下进行发酵试验，曲酸浓度可达14.91g/L，比优化前提高了2.2倍，转化率达到为21％。采用单因素对摇瓶发酵条件进行了研究，确定摇瓶发酵最佳条件:发酵温度30℃，装液量60ml/250ml，摇床转速200rpm，种龄6h，接种量10％，发酵周期控制在13d。
然后对曲酸的发酵动力学进行了研究。通过对Logistic方程，Luedeking-Piret方程和Luedeking-Piret/like方程进行了参数估计和非新型拟合，得到了描述发酵过程中米曲霉菌体生长、曲酸合成、蔗糖消耗的动力学方程。其相关系数R2分别达到了0.9893、0.9861和0.9891，结果显示这三个模型能够很好地描述摇瓶发酵过程中米曲霉菌体生长、曲酸合成以及蔗糖消耗的情况，为实现实验数据的模拟放大，实现工业生产的自动化控制提供了理论基础。
以海藻酸钙和聚氨酯泡沫（低密度海绵）为固定化载体，对米曲霉固定进行发酵，并对固定化条件进行优化，优化结果为:海藻酸钙固定米曲霉进行曲酸合成的最优条件是:SA浓度2％，CaCl2浓度为3％，该条件下制备的固定化米曲霉，在接种量为10％(V/V)的条件下，第3批发酵，发酵周期比游离态缩短2天，曲酸终浓度为14.91g/L，较游离态发酵高出1.22g/L，提高了8.94％。聚氨酯泡沫固定米曲霉进行曲酸合成的最优条件是:用于固定米曲霉的聚氨酯泡沫载体的最优尺寸是:2mm×2mm×2mm，最佳填充量是:1.0g/60mL发酵液，第3批发酵，发酵周期为13d，较海藻酸钙固定化发酵延迟，但是曲酸浓度最高可达为15.43g/L，较游离态发酵提高12.73％。
探索糖蜜作为曲酸合成原料的可行性，采用聚氨酯泡沫固定米曲霉进行发酵试验。结果显示:糖蜜预处理能够促进曲酸的合成，其中采用H2SO4法对糖蜜进行预处理有利于菌体的生长和代谢产酸，发酵液中曲酸产量最高，为5.74g/L，是对照组（糖蜜未经处理）发酵产酸的2.7倍。糖蜜培养基中糖蜜含量在很大程度上影响菌体生长和曲酸的合成，当糖蜜培养基中总糖浓度为80g/L时，获得的曲酸产物浓度最高，为9.02g/L。
曲酸;发酵动力学;海藻酸钙;聚氨酯泡沫
广西大学
硕士
制糖工程
孙卫东
2013
中文
TQ921.7
77
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）