出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖及多糖涂膜荔枝保鲜的研究

摘要

普鲁兰多糖是需氧型类酵母态真菌出芽短梗霉利用碳源为主要底物发酵产生的一种线性微生物胞外多糖，它具有极佳的成膜性、可塑性、可降解性，且安全无毒无害，广泛应用于食品、环保和医药等领域，是最具应用前景的微生物多糖之一。广西盛产甘蔗和荔枝，但广西甘蔗糖的高附加值产品品种较少。此外，荔枝保鲜是个世界性技术难题，目前可投入应用的冷藏、硫熏或化学药物浸泡技术，其保鲜程度低、成本高且局限性大。开发新型荔枝保鲜技术也是亟待解决的问题。为此，本文利用广西丰富的糖产品为碳源，以出芽短梗霉As.40329和As.3＃作为生产菌种，对发酵底物碳源和培养基进行优化，采用紫外诱变和原生质体融合诱变筛选菌种，同时研究了普鲁兰多糖发酵动力学过程。在此基础上展开普鲁兰多糖涂膜荔枝保鲜的研究。主要的结论如下:
　　1、研究了原糖、白砂糖、葡萄糖和淀粉等不同碳源底物对出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖产量的影响。结果表明，不同碳源所得多糖的产量，原糖要比白砂糖、葡萄糖和淀粉高16％～53％，且多糖颜色较浅;通过正交实验优化后，普鲁兰多糖产量达12.39 g/L，多糖转化率达26.65％。最佳培养基组合为:100mL培养基中，原糖5 g，磷酸氢二钾0.7 g，硫酸铵0.04 g，酵母膏0.15g。硫酸镁0.01 g，氯化钠0.1g。
　　2、对出芽短梗霉紫外诱变和原生质体融合诱变获得优良突变菌种。通过对两株菌种As.40329和As.3＃紫外诱变，筛选获得三株代表性的突变菌种:As.302（多糖产量:14.28g/L，浅黄白色）、As.406（多糖产量:19.57 g/L，浅墨绿黑）、As.401（多糖产量:9.18 g/L，纯白色）。经原生质体制备、融合、再生的筛选、发酵，获得优良菌种As.212（多糖产量:15.86g/L，纯白色），并作为后续发酵出发菌种。
　　3、研究了普鲁兰多糖发酵过程模型的构建。结合Logistic模型、Luedeking-Piret方程以及实验数据构建了普鲁兰多糖发酵模型，模型检验基本吻合实验测量值，该模型对扩大化生产具有一定的指导意义。采用傅里叶红外光谱分析发酵提纯的普鲁兰多糖结构，其光谱曲线图基本吻合标准普鲁兰多糖红外光谱图。
　　4、对比研究了成品普鲁兰多糖涂膜液保鲜荔枝与传统荔枝保鲜技术的差异。采用市购成品普鲁兰多糖制备的涂膜液保鲜荔枝，夏季35℃环境下，保鲜84 h后能维持80％的好果率，较未处理延长了72 h;低温5℃环境下，保鲜21d后仍能维持80％的好果率，较未处理延长了16d。所制得的保鲜材料无毒无害，保鲜时间长成本低，保鲜后荔枝果皮鲜艳、果肉新鲜。而相比之下，传统二氧化硫缓慢释放剂、化学药物浸泡等保鲜法均没有本保鲜技术的效果。
　　5、研究了不同的普鲁兰多糖涂膜液荔枝保鲜效果并优化了荔枝涂膜保鲜剂。采用市购成品普鲁兰多糖(A)、未诱变的As.40329菌种发酵液(B)、原生质体诱变的As.212菌种发酵液(C)分别制备多糖涂膜保鲜液对荔枝进行涂膜保鲜试验。结果表明:B制备的多糖涂膜保鲜液对荔枝保鲜16d，其好果率已降至80％;而A和C制备的多糖涂膜保鲜液对荔枝分别保鲜21d和20 d，仍能维持80％的好果率。通过正交实验优化了成品普鲁兰多糖涂膜保鲜剂的成分，其最佳配方组合为:100mL涂膜液中，普鲁兰多糖3 g，海藻酸钠0.3 g，羟甲基纤维素0.2 g，氯化钙0.5 g，纳他霉素0.04 g，ε-聚赖氨酸0.04 g，抗坏血酸0.1g。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 普鲁兰多糖的研究概况

1．1．1 微生物多糖简介

1．1．2 普鲁兰多糖简介

1．2 普鲁兰多糖生产现状及研究难点

1．3 普鲁兰多糖的性质

1．3．1 安全性

1．3．2 耐热性

1．3．3 耐酸碱性

1．3．4 可塑性

1．3．5 成膜性

1．4 普鲁兰多糖的应用

1．4．1 普鲁兰多糖在食品工业上的应用

1．4．2 普鲁兰多糖在其他领域上的应用

1．5 荔枝保鲜的研究概况

1．5．1 荔枝变质机理

1．5．1 传统保鲜方法

1．5．2 荔枝涂膜保鲜

1．6 课题研究的意义与内容

1．6．1 本课题研究的意义

1．6．2 本课题研究的内容

第二章 普鲁兰多糖发酵培养基的优化

2．1 材料与仪器

2．1．1 菌种和原料

2．1．2 试剂与仪器

2．1．3 培养基和培养条件

2．2 实验方法

2．2．1 两种出芽短梗霉菌落形态和显微形态的比较

2．2．2 不同碳源发酵过程

2．2．3 多糖的提取方法

2．2．4 普鲁兰多糖的纯化

2．2．5 发酵后培养基中各糖分的测定

2．2．6 多糖转化率

2．3 结果与分析

2．3．1 两种出芽短梗霉菌落形态和显微形态比较

2．3．2 不同底物碳源对普鲁兰多糖产量的影响

2．3．3 发酵培养基的优化

2．3．4 发酵液中各糖分的测定及分析

2．4 本章小结

第三章 出芽短梗霉菌种的诱变筛选

3．1 材料与仪器

3．1．1 菌种和原料

3．1．2 试剂与仪器

3．1．3 培养基和培养条件

3．2 实验方法

3．2．1 诱变方法

3．3 结果与分析

3．3．1 紫外诱变致死曲线

3．3．2 紫外诱变菌株发酵结果

3．3．3 原生质体组合诱变

3．3．4 原生质体融合诱变结果

3．4 本章小结

第四章 普鲁兰多糖发酵过程中模型的构建

4．1 材料与仪器

4．1．1 菌种和原料

4．1．2 试剂与仪器

4．1．3 培养基

4．2 实验方法

4．2．1 模型的构建过程

4．2．2 发酵方法

4．2．3 普鲁兰多糖红外光谱分析

4．3 结果与分析

4．3．1 发酵进程曲线

4．3．2 出芽短梗霉菌体生长模型

4．3．3 普鲁兰多糖生成模型

4．3．4 底物消耗模型

4．3．5 普鲁兰多糖红外光谱分析

4．4 本章小结

第五章 普鲁兰多糖涂膜荔枝保鲜与其它荔枝保鲜对比研究

5．1 材料与仪器

5．1．1 实验原料

5．1．2 试剂与仪器

5．2 实验方法

5．2．1 荔枝采摘和预冷

5．2．2 实验室预处理

5．2．3 化学保鲜剂保鲜方法

5．2．4 普鲁兰多糖保鲜剂保鲜方法

5．2．5 实验方案的对照设计

5．2．6 评价指标

5．3 结果与分析

5．3．1 多糖涂膜荔枝保鲜实验结果

5．3．2 二氧化硫缓慢释放剂荔枝保鲜实验结果

5．3．3 化学药物浸泡荔枝保鲜实验结果

5．3．4 抽真空荔枝防褐保鲜实验结果

5．4 本章小结

第六章 普鲁兰多糖荔枝保鲜剂的优化

6．1 材料与仪器

6．1．1 实验原料

6．1．2 试剂与仪器

6．2 实验方法

6．2．1 荔枝采摘和预冷

6．2．2 实验室预处理

6．2．3 成品普鲁兰多糖制备保鲜剂

6．2．4 普鲁兰多糖发酵液制备保鲜剂

6．2．5 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂配方优化

6．3 实验结果

6．3．1 发酵液涂膜保鲜液保鲜结果

6．3．2 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂配方正交试验优化结果

6．4 普鲁兰多糖涂膜保鲜剂经济成本分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文