海藻酸钙包埋乳酸片球菌产γ-氨基丁酸研究

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1、分类号⋯⋯⋯⋯⋯⋯．UDC‘●⋯■⋯●■⋯⋯■⋯●●⋯●●密级⋯⋯⋯=2鞠L⋯舅毋庐夕擎硕士研究生学位论文海藻酸钙包埋乳酸片球菌产Y一氨基丁酸研究申请人：学号：培养单位：学科专业：研究方向：指导教师：完成日期：刘佳苏2111206生命科学学院微生物学微生物产品开发与制备李秀凉副教授2014年3月26日中文摘要嗍乳酸片球菌(n疥DcDcc甜J口ci旃肠c，icii)属于益生菌，其代谢过程可以产生r氨基丁酸(丫．Aminobutyricacid，简称GABA)、乳酸片球菌菌素等对于人体机能、生理功能有明显的促进作用的代谢产物。其中，1，．氨基丁

2、酸具有降血压、安神、抗衰老、治疗癫痫、促进生殖功能的作用。GABA的主要生产方法为，微生物发酵法，这种方法安全快速，产物易提取。利用海藻酸钙包埋乳酸片球菌进行固定化发酵，而且能够缩短发酵周期，增长对数期，大量积累代谢产物，而且产物更容易分离。本文主要对实验室选育的乳酸片球菌UN．27为初始菌株进行固定化，观察固定化细胞的微观结构，探究海藻酸钙包囊的传质性能，及包囊膜的最大截留分子量。对乳酸片球菌进行固定化培养，研究中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌细胞的生物相容性，及固定化乳酸片球菌的连续培养。最后对固定化发酵进行动力学研究。首先，利用实验室优化

3、的最佳固定化条件对乳酸片球菌进行包埋，通过扫描电镜观察包囊的微观结构，海藻酸钙包囊内表面存在着孔径，平均的大小约为366nm，海藻酸钙外表面孔径约为162nm。而菌体平均直径为707m左右，所以菌体可以较好地固定在包囊内，不易泄漏。研究小分子营养物质：葡萄糖、乳糖、L一苯丙氨酸、谷氨酸进入海藻酸钙包囊的传质能力，结果发现其均能够较为快速的进入海藻酸钙包囊，浓度达到平衡。葡萄糖、乳糖、L一苯丙氨酸、谷氨酸的传值系数分别为O．094、O．084、O．108、O．124。其次考察了海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和氯化钙三种制囊成分，以及中空海藻酸钙包囊

4、与乳酸片球菌的生物相容性。结果发现SA、CMC有利于菌体的生长繁殖，且CaCl2对菌体的影响也很微弱，说明了中空海藻酸钙包囊与乳酸片球菌的生物相容性较好。对固定化乳酸片球菌进行固定化培养，在培养48h菌体密度达到最高，为1011c肼g，选择增殖培养36h的细胞进行固定化发酵，GABA的产量稳定快速，可重复利用。通过8个批次的半连续发酵，固定化细胞在第一批次时黑龙江大学硕士学位论文产量达到最大8．079／L，每个周期产量均维持在79／L左右。最后在最优的发酵条件下，对固定化乳酸片球菌的发酵动力学进行研究，得到如下模型：微生物生长模型：d“dt

5、-O．126(1．)(／1．98)x；1，一氨基丁酸生成模型：dp／dt-0．049(dX／dt)+O．073x：L一谷氨酸钠消耗模型：．(ds／dt)=8．06(dX／dt)+1．1(dp／dt)经过验证试验表明，所建立的模型可以描述整个发酵过程。关键词：固定化：丫一氨基丁酸；传质性能；发酵动力学llAbstractPPIa『fDcDcc甜JDcf疥，臼cf，cjiisakindofprobioticswhichisbenencaltohumanbody，it’smetabolicprocesscanproducemetab01itess

6、uchasGABA，PP西D∞cc”5口cj坊肠cficfiiVemectin，whichhasobviouslyfunctioninpromotingbodilyfunctionandphysiological如nction．Amongthose，GABAhasthefunctionofreducingbloodpress，calmingthenerVes，anti‘aging，treatingepil叩sy，promotingreproductiveandsoon．ThemainproductionmethodofGABAismicro

7、bialf．e啪entation，thismethodissafe，fastandtheoutcomeiseasytoextract．UsecalciumalginateembeddingthePPc打DcDcc甜s订c砌Z口cficiftoimmobilizedfe册entationcanshortenthefennentationperiod，increase109arithmicphase，Stockpilea1argequantit)，ofmetabolitesandthemetabolitesareeasiertoseparate

8、．Obsen，ethemicrostructureofimmobi】izedcell，explorethemasstransferperfbmanceofcalciumalgin