豆粕酶解物的制备及其对苏云金芽胞杆菌发酵的影响

论文摘要

为降低豆粕蛋白质分子量,改善发酵环境,本课题利用外源蛋白酶降解豆粕,制备了三种豆粕酶解物,并对其在Bt发酵中的应用效果进行了考察。通过对温度、pH值、豆粕浓度和酶活/豆粕（单位/g）的研究,分别确定了三种蛋白酶酶解的优化工艺参数:酸性蛋白酶为55℃、2.5-3.0、12g/100mL和375单位/g;1398中性蛋白酶为50℃、7.0、12g/100mL和360单位/g;2709碱性蛋白酶为50℃、9.0-10.0、12g/100mL和900单位/g。在各自最适优化工艺参数条件下,采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶依次酶解豆粕,制备了豆粕酶解液DP1;用中性蛋白酶制备了豆粕酶解液DP2;采用碱性蛋白酶和中性蛋白酶依次酶解豆粕,制备了豆粕酶解液DP3。经组分分析表明,DP1、DP2和DP3水解度分别为38.07%、30.49%和18.22%,其寡肽和游离氨基酸含量依次降低。在豆粕酶解实验基础上,豆粕酶解液DP1、DP2和DP3经喷雾干燥获得了对应的豆粕酶解物D1、D2和D3。以豆粕酶解物作为氮源成分,考察了其在清液发酵及浊液发酵中的应用效果。在清液发酵过程中,以总氮相等的原则,用D1、D2和D3分别替换PM培养基中的蛋白胨作为主要氮源,考察其对Bt D1-23生长的影响,结果表明三种豆粕酶解物均能显著的提高菌体生长密度,其中D3效果最好;在浊液发酵过程中,以总氮相等的原则,将H8培养基中的豆粕粉替换或替代成D3后,其活菌数、ICPs和Zwittermicin A的产量均随着替换或替代比例的提高而下降。在H8培养基基础上,以ICPs的产量为主要指标,兼顾活菌数和Zwittermicin A产量,用D3替代豆粕粉,建立并优化了以D3为主要氮源组分的Bt D1-23发酵培养基H15（g/L）:D3 20、工业蛋白胨2.5、酵母粉20、玉米浆25和液化玉米淀粉25,产物的活菌数、ICPs产量和抑菌圈直径分别为2.56×109 CFU/mL、1.79 mg/mL和12.9 mm。此外,还考察了发酵培养基初始pH和三种豆粕酶解物对Bt发酵的影响。结果表明,最适初始pH为7.0-7.2;D1和D2分别有利于ICPs和Zwittermicin A的合成,而D3有利于细菌的繁殖。从两个方面探讨了Bt D1-23在H15培养基中发酵效果显著低于H8的原因:一是H8培养基中NaCl添加实验;二是H15培养基中DP3制备过程废弃沉淀物添加实验。实验结果表明,添加NaCl有害菌体繁殖;补充DP3制备过程废弃沉淀物可以提高ICPs的产量。从而推测H15培养基低产的原因为:酶解液所含的NaCl以及制备过程有效物质损失。将D3作为氮源补料基质,考察其在H8培养基中的Bt D1-23补料发酵效果。实验结果显示,补加D3均能促进Bt生长、ICPs和Zwittermicin A的合成,分别提高了19.4%、19.7%和5.4%。可见,在选择补加氮源基质时,豆粕酶解物是值得考虑的一种。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 豆粕中蛋白质的水解
• 1.1.1 酶的选择
• 1.1.2 酶解条件的研究
• 1.2 苏云金芽胞杆菌简介
• 1.3 Bt生物活性物质
• 1.3.1 杀虫晶体蛋白
• 1.3.2 芽胞
• 1.3.3 Zwittermicin A
• 1.3.4 其它
• 1.4 Bt的营养需求
• 1.4.1 碳源
• 1.4.2 氮源
• 1.4.3 无机盐
• 1.5 补料发酵
• 1.6 研究目的及意义
• 第二章 豆粕酶解液的制备及其产物分析
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 酶解原料
• 2.2.2 蛋白酶
• 2.2.3 仪器
• 2.2.4 方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 单一酶酶解条件
• 2.3.2 复合酶酶解条件
• 2.3.3 粕酶解液组分分析
• 2.4 小结
• 第三章 豆粕酶解物对Bt D1-23摇瓶发酵的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 发酵原料
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 SDS-PAGE电泳中所需试剂
• 3.2.5 仪器
• 3.2.6 方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 豆粕酶解物作为氮源成分在清液发酵及浊液发酵中的应用效果
• 3.3.2 培养基中碳源与氮源浓度的优化
• 3.3.3 H15的初始pH值对Bt D1-23发酵的影响
• 3.3.4 D1、D2和D3分别作为H15培养基中氮源对Bt D1-23发酵影响
• 3.3.5 H8中不同浓度NaCl对Bt D1-23发酵的影响
• 3.3.6 H15培养基中添加DP3制备过程废弃沉淀物对Bt发酵的影响
• 3.4 小结
• 第四章 豆粕酶解物D3在Bt补料发酵中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 菌种
• 4.2.2 发酵原料
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 SDS-PAGE电泳中所需试剂
• 4.2.5 仪器
• 4.2.6 方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 H8培养基中不同时间补加D3对Bt D1-23发酵的影响
• 4.3.2 H8培养基中16h时补加不同浓度的D3对Bt D1-23发酵的影响
• 4.4 小结
• 第五章 讨论与展望
• 5.1 讨论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢