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天然防腐剂是一类发展前景广阔的食品防腐剂,是近年来国内外研究的热点。ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是由链霉菌合成的具有25~30个赖氨酸残基的多肽,其安全性能高、防腐性能优良且商业潜力巨大。本文以白色链霉菌(Streptomyces albulus)为产生菌,建立ε-PL发酵动力学模型,并初步建立ε-PL提取工艺路线。主要结论如下:(1)利用25 L发酵罐进行白色链霉菌分批发酵试验,分析发酵过程中的菌体生物量、ε-PL产量和糖消耗量的变化规律,确定ε-PL合成类型属于部分生长偶联型。以Logistic方程、Luedeking-Piret方程以及类似Luedeking-Piret方程分别拟合分析结果,建立白色链霉菌分批发酵动力学模型。结果显示,白色链霉菌分批发酵动力学模型拟合效果良好。(2)以ε-PL的吸附率为指标,通过单因素试验和响应面试验分析优化了离子交换树脂吸附ε-PL的工艺条件。树脂HZD-3B吸附条件为:吸附pH 8.5、树脂用量150g/L、溶液起始浓度40g/L、吸附时间13h,ε-PL的吸附率达到97.69%;D155树脂吸附条件为:吸附pH 8、吸附剂用量150g/L、溶液起始浓度40g/L、吸附时间14h,ε-PL的吸附率达到96.84%。进一步分析HZD-3B和D155这两种树脂吸附ε-PL的吸附等温线和吸附动力学规律,结果显示两种树脂吸附ε-PL更符合Freundlich等温线模型和准二级动力学模型。(3)以ε-PL的解吸率为指标,通过单因素试验和正交试验优化了两种树脂对ε-PL的解吸条件。HZD-3B树脂解吸条件为:解吸液HCl浓度0.4mol/L,温度30oC,解吸时间8h,ε-PL解吸率为87.98%;D155树脂最佳解吸条件为:解吸液HCl浓度0.4mol/L,温度30oC,解吸时间10h,ε-PL解吸率为97.57%。根据吸附率和解吸率可知,HZD-3B树脂和D155树脂分离ε-PL的总得率分别为85.95%和94.49%,说明D155树脂更适合用于分离ε-PL。(4)通过优化发酵液预处理、离子交换、脱色三个关键性操作单元的操作工艺,初步建立发酵液中ε-PL的提取工艺路线。发酵液预处理工艺:发酵液调pH3.0,70oC处理30min,ε-PL损失率小于5%,蛋白去除率达到84%~86%;红外光谱和扫描电镜观察显示,D155树脂的吸附主要为表面吸附和孔内吸附,吸附比较稀疏,而HZD-3B树脂为表面吸附,吸附比较紧密。优化的活性炭脱色工艺为:活性炭LT-720添加量为3%(W/V),脱色pH4.0,脱色时间90min,脱色温度90oC。离子交换洗脱液脱色率达到87.85%,ε-PL回收率为93.01%。(5)分离样品与ε-PL标准品的HPLC、FT-IR、SRD分析显示本工艺提取的样品与标准品具有高度一致的高效液相色谱、红外光谱和X-晶体衍射图谱,通过该工艺我们的可以得到高纯度的ε-PL产品。