木聚糖乳酸代谢菌的选育及秸秆CBP固态发酵乳酸的研究

【摘要】： 根据我国生物质资源丰富的特点,本课题选用秸秆为原料,对以秸秆为底物的乳酸菌CBP全程发酵进行了初步的研究,内容包括菌种的分离、筛选、鉴定,菌种诱变选育,以木聚糖为底物发酵条件优化以及以秸秆为底物发酵条件的初步研究。论文主要内容如下: 1)以木聚糖为诱导物添加到培养基中,从自然界中分离筛选出两株能够直接利用木聚糖生产乳酸的菌株L3,L6。液相色谱法定性定量分析了发酵液中的有机酸。菌株L3,L6发酵木聚糖分别可得乳酸2.25g/L和1.67g/L,对糖转化率分别为66.8%,55.9%。 2)通过对菌株L3,L6菌落、细胞形态观察、温度试验、pH试验、运动性检查,结合生理生化特征实验,鉴定菌株L3,L6分别归属为乳杆菌属和链球菌属。在属鉴定基础上,通过对49种糖和醇类利用的发酵试验项目,采用IBIS软件系统(Intelligent Bacteria Identification System, the Netherlands)鉴定菌株L3,L6分别为戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus置信度96.2%)和鸟链球菌(Streptococcus avium置信度97.6%)。 3)通过对出发菌株L. pentosus L3,S. avium L6的紫外诱变和DES诱变,分别选育出突变株L. pentosus L35-6和S. avium L64-6,乳酸产量较诱变前分别提高了58.2%和44.0%,为71.2g/L和48.1 g/L。 4)对以木聚糖为底物的发酵培养基进行了优化,确定最终组成为:蛋白胨6g/L、酵母膏3 g/L、牛肉膏4 g/L、K_2HPO_43g/L、MgSO_40.3g/L、FeSO_40.2g/L。L. pentosus L35-6,S. avium L64-6生长和发酵生成乳酸的最适温度为40℃,pH6.5,装液量75mL/250mL,60r/min振荡培养72h。 5)在以秸秆为底物的乳酸固态发酵研究中发现,单菌株发酵L. pentosus L35-6对半纤维素的降解能力较强,最终可降解约60.06%的半纤维素,而S. avium L64-6对纤维素的降解能力稍强于L. pentosus L35-6,最终纤维素的降解率为42.33%。两株菌在最开始的8h内,降解半纤维素的能力均强于降解纤维素的能力。发酵72h后,乳酸产量分别为12.8g/L和11.7g/L;双菌株共发酵乳酸产量较单菌株要高,可达18.2g/L,较L. pentosus L35-6,S. avium L64-6发酵分别提高了42.2%和55.6%。纤维素和半纤维素的降解速度也有所提高,分别为56.42%和78.56%。 【关键词】：木聚糖 诱变 固态发酵 CBP
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ922.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文献综述9-24
• 1.1 生物质的研究进展9-11
• 1.1.1 生物质的定义及其组成9
• 1.1.2 生物质的特征9-10
• 1.1.3 世界植物纤维的资源概况10
• 1.1.4 我国植物纤维的资源概况10
• 1.1.5 生物质转化利用的意义10-11
• 1.2 乳酸的发展及研究现状11-19
• 1.2.1 乳酸的性质12-13
• 1.2.2 乳酸的应用13-17
• 1.2.3 乳酸的生产方法17-19
• 1.3 生物质发酵生产乳酸的研究现状19-22
• 1.3.1 分批酶解发酵工艺21
• 1.3.2 同步糖化发酵工艺21
• 1.3.3 连续发酵工艺21-22
• 1.3.4 CBP 全程反应途径22
• 1.4 本实验研究的目的和意义22-23
• 1.5 实验内容23-24
• 第二章 利用木聚糖高温发酵生产乳酸菌株的筛选及鉴定24-35
• 2.1 材料与方法24-28
• 2.1.1 材料24-25
• 2.1.2 乳酸产生菌分离和鉴定的方法25-28
• 2.2 结果与讨论28-33
• 2.2.1 菌种筛选结果28-29
• 2.2.2 液态发酵结果29
• 2.2.3 发酵液中有机酸的分析29-30
• 2.2.4 发酵液中木聚糖的测定结果30
• 2.2.5 菌种初步鉴定结果30-31
• 2.2.6 乳酸产生菌种的鉴定31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 高产乳酸L. PENTOSUS 和S. AVIUM 的诱变选育及以木聚糖为底物发酵条件的优化35-56
• 3.1 材料和方法35-39
• 3.1.1 菌种35
• 3.1.2 培养基35
• 3.1.3 实验试剂35
• 3.1.4 实验仪器35-36
• 3.1.5 诱变方法36-37
• 3.1.6 分析方法37
• 3.1.7 培养基组分对乳酸的影响37-38
• 3.1.8 发酵条件的优化38-39
• 3.1.9 菌种的保存39
• 3.2 结果与分析39-55
• 3.2.1 出发菌的生长曲线39-40
• 3.2.2 诱变条件的选择40-42
• 3.2.3 诱变后菌种的筛选42-43
• 3.2.4 培养基组分对乳酸发酵的影响43-48
• 3.2.5 发酵条件对乳酸产量的影响48-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 L. PENTOSUS L35-6 和S. AVIUM L64-6 秸秆固态发酵的初步研究56-62
• 4.1 材料和方法56-58
• 4.1.1 原料56
• 4.1.2 菌种56
• 4.1.3 培养基56
• 4.1.4 实验试剂56-57
• 4.1.5 实验仪器57
• 4.1.6 实验方法57-58
• 4.2 实验内容58
• 4.2.1 测定秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的含量58
• 4.2.2 单一菌株固态发酵的研究58
• 4.2.3 双菌株联合固态发酵的研究58
• 4.3 结果与分析58-61
• 4.3.1 秸秆成分分析58
• 4.3.2 单一菌株固态发酵的研究58-60
• 4.3.3 双菌株联合固态发酵的研究60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 结论、创新点及展望62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 本研究课题的创新点63
• 5.3 展望63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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