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高效降解大豆粕制备水解氨基酸研究

作　者: 曾炽
导　师: 吴永尧
学　校: 湖南农业大学
专　业: 生物工程与技术
关键词: 大豆粕氨基酸高密度发酵放大中试
分类号: S816
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大豆粕是以大豆为原料,经浸提法取油后的副产物。大豆粕中粗蛋白含量高,必需氨基酸组成比例好,矿物质含量丰富。长久以来大豆粕主要作为蛋白质饲料在畜牧养殖业种发挥作用,但是由于大豆粕中含有多种抗营养因子,也在一定程度上影响了大豆粕在畜牧业中的应用。为了更好的开发大豆粕,扩展大豆粕应用途径,本实验室进行了利用从自然界中筛选的一株降解大豆粕粗蛋白能力较强的菌株M1,以大豆粕为主要发酵底物,发酵降解大豆粕粗蛋白生产氨基酸和小分子肽的发酵条件摸索以及工业化生产中试研究,主要研究结果如下：(1)实验室筛选的针对降解大豆粕生产氨基酸的菌种M1,在5L发酵罐中的最佳发酵条件为装液量3 L,通气量250 L/h,接种量5%,温度38℃,搅拌速度250 RPM,此条件下发酵液中氨基态氮含量达到831 ug/mL。降解大豆粕中蛋白质的效果较好。(2)以体积溶氧系数相等为基准,结合单位体积发酵液的搅拌功耗相等,并结合实际工作经验数据进行由5L试验罐到100 L小罐的发酵放大试验,发酵液中氨基态氮含量最高时达到1051 ug/mL,大豆粕中粗蛋白的降解率由73.80%提升到88.57%较小罐发酵效果更佳,放大方法可行。(3)通过高密度发酵试验的初步摸索,认为在15L发酵罐中利用菌株M1发酵降解大豆粕粗蛋白生产氨基酸和小分子肽的过程中,38℃为最适合发酵温度,而适当的提高通气量和罐内气压有助于提高发酵体系溶氧率,实验结果表明在800 L/h的通气量和大于大气压力0.08 mPa的罐压条件下菌体浓度约达到90×108个/mL,氨基态氮含量最高达到1.4 mg/m1左右.在更大规模的生产中可以进一步通过增加通气量提高溶氧率,而罐压继续提升对设备的要求提高较大,生产安全系数也将有所降低,不易继续提升。(4)大规模生产中消泡剂也是发酵成本中较重要的组成部分,试验表明3%‰的消泡剂添加量能使发酵顺利完成,且不会因为消泡剂对后期分离造成影响从而提升分离成本。(5)按照5L罐放大到100 L罐时的放大方法继续在500 L规模进行放大生产,结果证明方法可行,发酵效果稳定,发酵液中氨基态氮含量均达到1.4 mg/mL左右,检测的17中氨基酸中,发酵液中含有14种,氨基酸和游离氨的总量达到了154.37mg/ml,相对小规模发酵效果更好。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-12
第一章绪论  12-23
  1 引言  12-21
    1.1 大豆粕概述  12-19
      1.1.1 大豆粕的成分  12-14
      1.1.2 大豆粕目前的开发利用现状  14-18
      1.1.3 大豆粕在有机肥料工业中的应用展望  18-19
    1.2 氨基酸叶面肥应用简介  19-20
    1.3 高密度发酵研究进展  20-21
      1.3.1 发酵方式的选择  20
      1.3.2 提高供氧的方法  20-21
      1.3.3 发酵液流变学控制  21
  2 研究目的及意义  21-22
    2.1 研究目的  21-22
    2.2 研究意义  22
  3 总体研究思路  22-23
第二章发酵条件优化及放大条件摸索  23-39
  1 材料与方法  23-30
    1.1 材料  23-24
      1.1.1 菌种来源  23
      1.1.2 大豆粕来源  23
      1.1.3 主要仪器  23-24
      1.1.4 主要试剂  24
    1.2 方法  24-30
      1.2.1 发酵液中游离氨基酸含量测定  24-25
      1.2.2 发酵液中可溶性蛋白的测定  25-26
      1.2.3 发酵液中还原糖的测定方法  26-27
      1.2.4 发酵液中中性蛋白酶活性的测定方法  27-28
      1.2.5 大豆粕发酵前后粗蛋白的测定方法  28
      1.2.6 发酵液中活菌数的测定方法  28-29
      1.2.7 5L试验罐培养条件优化  29
      1.2.8 放大中试方法  29-30
    1.3 培养基  30
  2 结果与分析  30-36
    2.1 发酵罐培养条件正交试验结果  30-33
    2.2 100L中试罐放大结果  33-35
      2.2.1 转速、温度、罐压、空气流量、发酵体系PH值在发酵过程中的变化情况  33
      2.2.2 发酵过程中生化指标的变化情况  33-35
    2.3 大豆粕粗蛋白降解效果比较  35-36
  3 讨论  36-38
    3.1 发酵控制条件对生物量和产物含量的影响  36-37
      3.1.1 接种量对生物量及产物含量的影响  36
      3.1.2 培养温度对生物量及产物含量的影响  36-37
      3.1.3 溶氧对生物量及产物含量的影响  37
    3.2 100L中试结果讨论  37-38
  4 小结  38-39
第三章高密度发酵初探及500L发酵中试  39-52
  1 材料与方法  39-42
    1.1 材料  39-40
      1.1.1 菌种和试验材料  39
      1.1.2 主要仪器和设备  39-40
      1.1.3 主要试剂  40
      1.1.4 培养基  40
    1.2 方法  40-42
      1.2.1 氨基酸测定方法及主要试剂  40
      1.2.2 生物量测定  40
      1.2.3 粗蛋白测定方法及主要试剂  40
      1.2.4 温度对高密发酵的影响  40
      1.2.5 通气量对高密发酵的影响  40
      1.2.6 罐压对高密发酵的影响  40
      1.2.7 消泡剂用量摸索  40-41
      1.2.8 补料分批试验  41
      1.2.9 500L发酵中试  41-42
  2 结果与分析  42-48
    2.1 温度对高密发酵的影响  42-43
    2.2 通气量对高密发酵的影响  43-45
    2.3 罐压对高密发酵的影响  45-46
    2.4 消泡剂用量  46-47
    2.5 补料分批实验结果  47-48
    2.6 500L规模工业中试  48
      2.6.1 三批次发酵中试效果  48
  3 讨论  48-51
    3.1 高密度发酵初步探索  48-50
    3.2 500L发酵中试讨论  50-51
  4 小结  51-52
第四章发酵产物分析与工业化讨论  52-59
  1 材料与方法  52-54
    1.1 材料  52-54
      1.1.1 试验材料  52
      1.1.2 主要仪器  52
      1.1.3 主要试剂  52-54
    1.2 方法  54
      1.2.1 发酵产品的生产  54
      1.2.2 检测前处理  54
      1.2.3 色谱条件  54
  2 结果与分析  54-56
    2.1 产物检测结果  54-55
    2.2 发酵成本估算结果  55-56
  3 讨论  56-59
    3.1 氨基酸分析结果讨论  56
    3.2 成本分析讨论  56-57
    3.3 工业化生产讨论  57-59
第五章研究结论、创新点及后续研究设想  59-61
  1 研究结论  59-60
  2 研究创新点  60
  3 后续研究设想  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
作者介绍  66-67
附录  67-68

高效降解大豆粕制备水解氨基酸研究

内容摘要

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