应用氧化还原电位调控拟干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）发酵产乳酸过程

论文摘要

本文对氧化还原电位对拟干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）发酵产乳酸过程的影响进行了研究。在乳酸批发酵过程中,通过自反馈的氧化还原电位（oxidation-reduction potential, ORP）控制系统调节发酵液ORP于不同水平,研究了氧化还原电位对拟干酪乳杆菌qactobacillus paracasei)发酵产乳酸过程的影响。较高的ORP（全程通1.51/min空气、-100mV、-150mV）有利于菌体生长,较低的ORP（-200mV.-300mV.1.51/min纯氮）不利于菌体生长。ORP为-100mV时,乳酸浓度最高达到153g/l;ORP为-200mV时,产酸得率最高,达到100.3%。在不同ORP条件下,胞内NADH/NAD+比例变化整体趋势是相似的,并在稳定期各自维持在一定的水平。进一步对拟干酪乳杆菌分批发酵过程建立了菌体生长、底物消耗和产物形成的动力学模型,拟干酪乳杆菌产酸生长相关系数大于非生长相关系数,模拟计算结果与实验数据拟合良好。在分批发酵全程控制ORP的基础上,依据菌体生长期和稳定期不同产乳酸得率,建立了两阶段控制ORP的策略,得出在发酵前24h控制ORP于-100mV,发酵后24h控制ORP于-150mV时,发酵后24h乳酸产量比全程控制ORP于-100mV时提高25.3%,而且在发酵的第二个24h糖酸转化率达到98.9%。本文还建立了高效液相色谱法测定拟干酪乳杆菌发酵过程中产生的有机酸的方法,该方法测定准确,重复性好；拟干酪乳杆菌发酵过程副产的主要有机酸为乙酸、丙酮酸、柠檬酸、苹果酸、延胡索酸等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 乳酸的性质与用途
• 1.1.1 乳酸的性质
• 1.1.2 乳酸及其衍生物的用途
• 1.1.3 乳酸市场的发展趋势
• 1.2 乳酸的生产方法
• 1.2.1 化学合成法
• 1.2.2 微生物发酵法
• 1.2.3 乳酸生产方法的比较
• 1.3 乳酸菌发酵代谢的研究进展
• 1.3.1 乳酸生产的菌种研究
• 1.3.2 乳酸发酵代谢机理
• 1.3.3 乳酸发酵代谢调控的研究进展
• 1.4 氧化还原电位对菌体发酵过程代谢影响的研究进展
• 1.4.1 ORP对微生物生长和代谢流的影响
• 1.4.2 ORP对微生物胞内辅酶和酶活的影响
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 课题研究的主要内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 主要仪器
• 2.1.3 常用试剂
• 2.1.4 培养基配方
• 2.1.5 培养方法
• 2.2 分析和测定方法
• 2.2.1 pH测定
• 2.2.2 氧化还原电位测定
• 2.2.3 菌体密度测定
• 2.2.4 发酵液中葡萄糖糖含量的测定
• 2.2.5 发酵液中有机酸的测定测定
• +的测定'>2.2.6 辅因子NADH、NAD⁺的测定
• 第3章 乳酸发酵过程中有机酸HPLC测定方法的建立
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 色谱分离条件
• 3.1.2 有机酸标准溶液的配制
• 3.1.3 发酵样品的预处理
• 3.2 结果和讨论
• 18色谱柱的分离效果'>3.2.1 初始色谱条件下C₁₈色谱柱的分离效果
• 18色谱柱测定条件的优化及确立'>3.2.2 C₁₈色谱柱测定条件的优化及确立
• 18色谱柱标准品和样品的分离效果'>3.2.3 优化色谱条件下C₁₈色谱柱标准品和样品的分离效果
• 3.2.4 Metacarb-H plus色谱柱测定条件的选择
• 3.2.5 Metacarb-H plus色谱柱柱的分离效果
• 3.3 本章小结
• 第4章 应用氧化还原电位调控拟干酪乳杆菌发酵产乳酸过程
• 4.1 不同氧化还原电位的控制策略
• 4.2 ORP的控制
• 4.3 ORP对拟干酪乳杆菌生长和代谢的影响
• 4.3.1 ORP对拟干酪乳杆菌生长的影响
• 4.3.2 ORP对拟干酪乳杆菌葡萄糖消耗和乳酸合成的影响
• 4.3.3 ORP对拟干酪乳杆菌产生其他有机酸的影响
• +的影响'>4.3.4 ORP对胞内NADH/NAD⁺的影响
• 4.4 拟干酪乳杆菌发酵动力学
• 4.4.1 生长动力学
• 4.4.2 乳酸生成动力学模型
• 4.4.3 葡萄糖消耗动力学模型
• 4.5 讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 两阶段控制ORP发酵生产乳酸
• 5.1 两阶段的ORP控制策略
• 5.2 不同控制策略对拟干酪乳杆菌菌体浓度的影响
• 5.3 不同控制策略对拟干酪乳杆菌葡萄糖消耗和乳酸形成的影响
• 5.4 不同控制策略对拟干酪乳杆菌产生其他有机酸的影响
• +的影响'>5.5 不同控制策略对胞内NADH/NAD⁺的影响
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢