玉米秸秆蛋白发酵饲料制备技术的研究

【摘要】：我国农作物秸秆产量丰富,绝大多数都未得到合理的开发利用,不仅浪费了资源,而且造成了严重的环境污染。利用农作物秸秆生产单细胞蛋白饲料是实现资源回收利用的有效途径,而且可以缓解人畜争粮的矛盾,解决环境污染等问题,促进农牧业的可持续发展。本文以生产玉米秸秆蛋白饲料为目的,经双菌种发酵转化为单细胞蛋白,为提高双菌种菌体量进行了一系列研究。通过单因素实验得到的白地霉液态培养最佳工艺条件为：碳源添加量3%,葡萄糖和木糖作为混合碳源,两者比例为3：2,0.1%尿素,0.15%硫酸镁,0.5%磷酸二氢钾,0.5%酵母浸膏,初始pH6.5,培养温度30℃C,摇床转速180 r/min,接种量5%,培养48 h,菌体浓度提高了一倍多。在单因素基础上,对影响白地霉生长的三个主要因素：葡萄糖木糖配比、初始pH、摇床转速进行了响应面优化实验。得出的最优条件为：葡萄糖：木糖=1.53,初始pH6.59,摇床转速174.11r/mmin,此条件下白地霉生长量达到10.5305 g/L。产朊假丝酵母液态培养最佳工艺条件为：碳源添加量2%,葡萄糖和木糖作为混合碳源,两者比例为2：1,1%蛋白胨,0.1%硫酸镁,0.5%磷酸二氢钾,0.5%酵母浸膏,初始pH6.5,培养温度30℃C,摇床转速160 r/min,接种量10%,培养24 h,菌体浓度提高了一倍。在此基础上,对影响产朊假丝酵母生长的三个主要因素：葡萄糖木糖配比、初始pH、摇床转速进行了响应面优化实验。得出的最优条件为：葡萄糖：木糖=2.25,初始pH6.59,摇床转速162.37 r/mmin,产朊假丝酵母生长量达到5.6492g/L。在固态发酵过程中,准确而又便捷地测定菌体生物量是一项重要但又尚未很好解决的问题。本文对白地霉和产朊假丝酵母菌体细胞中的特殊组分——麦角固醇和氨基葡萄糖作为菌体生物量检测指标的可行性进行了比较分析,发现白地霉和产朊假丝酵母菌体内麦角固醇和氨基葡萄糖含量都分别与各自的菌体量存在良好的线性关系。但两者菌体中麦角固醇含量不稳定,受菌龄或培养基成分的影响较大,不适合作为菌体量的检测指标；而氨基葡萄糖含量在两菌株生长过程中较稳定,基本不受培养时间、培养基成分和培养条件的影响,可以作为白地霉和产朊假丝酵母固态发酵时菌体量的检测指标。在三角瓶中系统地优化了白地霉和产朊假丝酵母固态培养的培养基和培养条件,通过单因素实验,得到了白地霉固态发酵玉米秸秆的最佳培养基为处理秸秆：麸皮：豆粕=7：2：1,硫酸铵0.5%,硫酸镁0.1%,磷酸二氢钾0.3%,无水氯化钙0.05%,加水量170%。固定了培养基后,又对培养条件进行了研究,500 mL三角瓶中装料20 g(培养基厚度约为1 cm),接种10%的白地霉种子液,32℃培养3天,菌体量达到最大,为0.2813 g/g干物质。产朊假丝酵母固态发酵玉米秸秆的最佳培养基为处理秸秆：麸皮：豆粕=6：3：1,硫酸铵0.7%,硫酸镁0.1%,磷酸二氢钾0.3%,无水氯化钙0.05%,加水量150%。500 mL三角瓶中装料20 g(培养基厚度约为1 cm),接种10%的产朊假丝酵母种子液,32℃培养2天,菌体量达到最大,为0.1617 g/g干物质。由于白地霉生长粗放,适应性强,生长状态优于产朊假丝酵母,故双菌混合培养时,选择产朊假丝酵母的最适发酵培养基和培养条件,总接种量10%,先接入白地霉种子液,32。C培养24 h后接入产朊假丝酵母种子液,共培养2天,两菌接种比例为1：l时,共培养生长状态最好,单细胞蛋白含量最高。 【关键词】：玉米秸秆 白地霉 产朊假丝酵母 菌体生物量 单细胞蛋白饲料
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S816.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 0 绪论14-30
• 0.1 玉米秸秆蛋白饲料的研究概况14-19
• 0.1.1 玉米秸秆的预处理方式概述14-17
• 0.1.2 单细胞蛋白饲料17-19
• 0.2 白地霉的研究与应用19-21
• 0.2.1 产香化合物的研究与应用19-20
• 0.2.2 废水处理方面的研究与应用20-21
• 0.2.3 蛋白饲料的研究与应用21
• 0.3 产朊假丝酵母的研究与应用21-23
• 0.3.1 谷胱甘肽的研究与应用22
• 0.3.2 废水处理方面的研究与应用22-23
• 0.3.3 蛋白饲料的研究与应用23
• 0.4 固态发酵菌体生物量检测方法概述23-26
• 0.4.1 直接分离菌体24-25
• 0.4.2 检测细胞代谢活动25
• 0.4.3 测定营养物质消耗25
• 0.4.4 测定细胞中特殊组分25-26
• 0.5 研究内容与意义26-30
• 0.5.1 研究意义与立题依据26-28
• 0.5.2 主要研究内容28-30
• 1 白地霉、产朊假丝酵母液态培养工艺参数优化30-57
• 1.1 引言30
• 1.2 实验材料与仪器30-31
• 1.2.1 实验菌种30
• 1.2.2 实验培养基30
• 1.2.3 实验仪器30-31
• 1.3 实验方法31-34
• 1.3.1 白地霉培养方法31
• 1.3.2 产朊假丝酵母培养方法31-32
• 1.3.3 菌体生物量(以细胞干重表示)测定32
• 1.3.4 生长曲线测定32
• 1.3.5 液态培养培养基优化32-33
• 1.3.6 液态培养条件优化33
• 1.3.7 中心组合实验优化培养条件33-34
• 1.4 结果与讨论34-56
• 1.4.1 白地霉液态培养培养基、培养条件优化34-45
• 1.4.2 产朊假丝酵母液态培养培养基、培养条件优化45-56
• 1.5 本章小结56-57
• 2 白地霉、产朊假丝酵母菌体生物量检测方法的研究57-74
• 2.1 引言57-58
• 2.2 实验材料与仪器58-59
• 2.2.1 实验菌种58
• 2.2.2 实验培养基58-59
• 2.2.3 实验试剂59
• 2.2.4 实验仪器59
• 2.3 实验方法59-62
• 2.3.1 菌种培养方法59-60
• 2.3.2 纯菌体的获得60
• 2.3.3 麦角固醇的提取与测定方法60
• 2.3.4 麦角固醇标准曲线的绘制60-61
• 2.3.5 氨基葡萄糖的提取与测定方法61
• 2.3.6 氨基葡萄糖标准曲线的绘制61-62
• 2.3.7 实验结果的处理方法62
• 2.4 结果与讨论62-73
• 2.4.1 麦角固醇与氨基葡萄糖的标准曲线62-63
• 2.4.2 菌体生物量与麦角固醇以及氨基葡萄糖含量的关系63-65
• 2.4.3 培养条件对菌体中麦角固醇和氨基葡萄糖含量的影响65-70
• 2.4.4 氨基葡萄糖含量与微生物菌体量的变化曲线70-71
• 2.4.5 白地霉、产朊假丝酵母固态发酵过程中菌体量的变化71-73
• 2.5 本章小结73-74
• 3 白地霉、产朊假丝酵母固态发酵研究74-94
• 3.1 引言74
• 3.2 实验材料与仪器74-75
• 3.2.1 实验菌种74
• 3.2.2 实验培养基74-75
• 3.2.3 实验材料与试剂75
• 3.2.4 实验仪器75
• 3.3 实验方法75-78
• 3.3.1 玉米秸秆的预处理过程75
• 3.3.2 白地霉培养方法75-76
• 3.3.3 产朊假丝酵母培养方法76
• 3.3.4 菌体生物量测定76
• 3.3.5 水分含量测定76-77
• 3.3.6 固态培养基优化77
• 3.3.7 固态培养条件优化77-78
• 3.3.8 双菌种混合发酵玉米秸秆生产蛋白饲料78
• 3.4 结果与讨论78-93
• 3.4.1 白地霉固态培养基、培养条件优化结果78-85
• 3.4.2 产朊假丝酵母固态培养基、培养条件优化结果85-92
• 3.4.3 白地霉和产朊假丝酵母共培养92-93
• 3.5 本章小结93-94
• 4 研究结论与展望94-97
• 4.1 研究结论94-95
• 4.2 问题及展望95-97
• 参考文献97-103
• 致谢103-104
• 个人简历104
• 发表的学术论文104

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