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本文着重研究了以细菌-运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)为出发菌种,利用物理和化学诱变剂对其进行逐步多次多因子复合诱变,通过碳酸钙-红四氮唑(TTC)筛选平板,筛选获得了一株高产运动发酵单胞菌突变株--Z.m-4,该株产丙酮酸为2.75g/l、发酵时间为传统微生物发酵法生产丙酮酸的一半左右,大大提高了丙酮酸的产生效率。获得的主要结论如下:1.通过测定运动发酵单胞菌在含有不同葡萄糖浓度的发酵培养基中生长时的OD600值(600nm下的吸光度值),建立了其在不同糖浓度的发酵培养基中的生长曲线,确定了发酵培养基中最佳的葡萄糖含量为50g/L,发酵时间为33h。2.产丙酮酸菌株的生长环境为酸性,因此对运动发酵单胞菌进行耐酸性实验。通过设置种子培养基的pH值梯度:6.5、6.0、5.5、5.0、4.5及4.0。将运动发酵单胞菌按照pH由高到低接种到种子培养基上,通过传代培养,使运动发酵单胞菌逐步适应酸性环境,获得耐酸性突变株Z.m-1。为最后丙酮酸高分泌菌种的获得打下良好的基础。3.利用产丙酮酸的菌落可以和碳酸钙平板反应形成透明圈以及TTC可以与ADH酶作用而显色的原理,确定了以碳酸钙-TTC复合平板为主要筛选平板的突变菌株筛选方式。4.采用对Z.m-1进行硫酸二乙酯(DES)和紫外线多因子诱变处理,获得了高产丙酮酸突变株。通过设置紫外线照射剂量梯度,计算因照射而造成的致死率,确定了紫外线的最适照射剂量为400S。DES的工作浓度为2%(v/v)和处理时间为30min。从出发菌株为不产丙酮酸的Z.m-1中,通过诱变筛选获得了一株产丙酮酸量为0.92g/L且遗传稳定性良好的突变株--Z.m-2。5.通过对单一菌种进行多次诱变,可以适当降低诱变剂的剂量的原则,确定紫外线照射时间为320S,较最佳紫外照射时间减少了80S,甲基磺酸乙酯(EMS)工作浓度为0.1mol/L和处理时间为30min。通过对Z.m-2进行紫外线和EMS多因子诱变及热处理后,筛选获得了一株产酸量为2.67g/L的突变株--Z.m-3。6.利用紫外线和亚硝基胍(NTG)多因子诱变以及热处理对.Z.m-3进行诱变。紫外线的照射时间继续降低80S,确定为240S。NTG工作浓度为0.1mg/ml,处理时间为30min。获得了一株产酸量为2.75g/L的突变株--Z.m-4。7.通过对Z.m-4菌株的ADH酶和PDC酶酶活性的测定,可以得到,相对于诱变前的出发菌株,Z.m-4菌株的ADH酶活性降低了106Umol/min.g,PDC酶活性降低了274Umol/min.g。8.通过测定发酵液中的还原糖含量,得到葡萄糖-丙酮酸的转化率6.60%,由此印证了Z.m-4突变株中ADH和PDC酶活性并没有被完全抑制,即丙酮酸-乙醇的代谢途径没有完全被切断。9.由于出发菌株是细菌,细菌的发酵周期通常要比酵母缩短近一半,传统的光滑球拟酵母发酵法生产丙酮酸发酵周期为60h左右,而本实验获得的突变株发酵周期为33h,提高了工作效率。此研究为微生物发酵法生产丙酮酸工业化的进程提供了一条新的思路。
运动型饮料分别进行加热灭菌和微孔膜过滤法两种方法灭菌处理,检测处理过的饮料在储存过程中微生物总量变化及大肠杆菌数量的变化,从而为这种饮料投入大规模规范性生产操作提供依据。方法:分别以营养琼脂、Aliz-gal琼脂MUGal肉汤作为培养基,采取平皿培养法对经过加热灭菌法和微孔膜过滤法的饮料进行微生物总量和大肠杆菌的检测。结果:四个温度的高温灭菌及微孔膜过滤后所得的饮料样品在30天内总菌落数均小于10个/ml,大肠杆菌MPN均小于3/100ml。结论:70℃高温灭菌及0.45um微孔膜膜过滤处理后的饮料即可获得长期稳定的无菌饮料。
辅课题中进行了鸡粪和酒糟混合发酵生产蛋白饲料的研究。以鸡粪和酒糟为原料,在单因次考察基础上,利用正交试验对混合发酵生产高蛋白饲料工艺进行了优化。结果表明,最佳预处理条件为50ml/kg浓硫酸处理鸡粪300s;最佳发酵生产条件:鸡粪和酒糟比为3:7,尿素添加量3%,硫酸铵3%,玉米粉15%,金宝贝助酵剂0.4%,含水量60%,pH7.0,30℃,5d。最佳条件下粗蛋白含量56.39%,真蛋白39.20%,粗纤维6.87%,脂肪含量5.18%,还原糖8.9%;发酵前后主要成分含量分别增加5.22%、8.57%、-2.98%、-1.85%和-5.71%。与传统鸡粪制作饲料工艺相比,发酵产品在生物安全性上有很大的提高,蛋白质含量比其他同类产品的蛋白质含量高了将近7%,且消除了产品的鸡粪臭味,提高了适口性,技术简单易行,易于放大推广。