饲用粪肠球菌、戊糖片球菌发酵工艺研究

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粪肠球菌、戊糖片球菌作为益生菌具有很多重要的功能和作用,可应用于乳制品的生产、食品防腐保鲜、肉制品发酵、生产微生态制剂等,特别是微生态制剂以绿色、天然、高效等特点已经广泛应用于畜禽、水产养殖各个方面[1]。所以粪肠球菌、戊糖片球菌应用于生产微生态制剂将具有更加广阔的市场前景。目前对粪肠球菌、戊糖片球菌发酵工艺的研究较少,本文的目的在于探索粪肠球菌、戊糖片球菌的高产发酵工艺路线,为其规模化生产奠定坚实的基础。本文根据代谢调控原理[2],对粪肠球菌和戊糖片球菌进行了种子工艺、种子培养条件的优化和摇瓶发酵工艺、发酵条件的优化,并对粪肠球菌和戊糖片球菌10L发酵罐发酵条件和分批发酵动力学进行了研究。主要研究内容、方法及结果如下:(1)通过单因素试验和正交试验设计,对粪肠球菌、戊糖片球菌种子培养基和种子培养条件进行了优化。确定了粪肠球菌、戊糖片球菌最优种子培养基和培养条件,在最优种子工艺和培养条件下粪肠球菌的活菌数从初始的4.5×10~7CFU/mL提高到9.1×10~8CFU/mL;戊糖片球菌的活菌数从初始的3.3×10~7CFU/mL提高到8.6×10~9CFU/mL。(2)利用响应面法(Response Surface Methodology)对粪肠球菌、戊糖片球菌的发酵培养基及培养条件进行优化。首先通过二水平设计的Plackett-Burman试验分析发酵培养基中对粪肠球菌、戊糖片球菌发酵影响最重要的主要因素;再运用最陡爬坡法对主要因素进行试验,获得主要因素的最适范围。最后通过响应面分析得到主要因素的最优水平。随后用单因素法优化粪肠球菌、戊糖片球菌的发酵培养条件(pH值、温度、装液量、摇床转速、接种量)。确定了粪肠球菌、戊糖片球菌最优发酵培养基及其培养条件,在最优发酵培养基和发酵工艺条件下,粪肠球菌的活菌数从初始的5.8×10~8CFU/mL提高到6.7×10~9CFU/mL;戊糖片球菌的活菌数从初始的3.9×10~8CFU/mL提高到9.4×10~9CFU/mL。(3)用单因素法确定粪肠球菌、戊糖片球菌分批发酵的最佳溶氧、最适pH和最佳搅拌速度,并建立其分批发酵菌体生长动力学模型,用MATLA B软件对实验数据进行分析,结果表明该模型能够很好地拟合粪肠球菌、戊糖片球菌发酵过程。
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