普鲁兰多糖在土豆淀粉废水中的发酵条件研究

摘要：普鲁兰多糖是一种具有重要应用价值的微生物胞外多糖。淀粉废水是加工淀粉过程中不可避免的一种产物，成分复杂，营养丰富。利用淀粉废水作为碳源制得普鲁兰多糖，不仅使多糖的生产成本降低，变废为宝，还会减少环境污染。
普鲁兰多糖是微生物胞外多糖中具有重要应用价值的一类多糖，具有很好的成膜、成纤维、阻气粘接性，而且无毒、易加工。已被广泛地应用于食品、医药、轻工、化工和石油领域。
淀粉废水是生产重要工业原料淀粉时不可避免的副产物，每年的产量大约2400万吨。这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量的蛋白质、有机酸、矿物质及少量的油脂，若将这些废水直接废弃排放，不仅带来严重的环境问题，也是自然资源的巨大浪费。
利用土豆淀粉废水做为碳源发酵普鲁兰多糖的报道已有很多，以前的发酵工艺中均采用酶对淀粉进行水解，水解步骤有一步法或两步法。本研究在不用酶水解淀粉，且发酵培养基简单化的情况下，确定发酵条件，使达到较高的转化率。

1材料和方法
1.1.1菌种和培养基
菌种出芽短梗霉由本实验室提供。
1.1.2实验仪器
HVE-50全自动高压蒸汽灭菌器，恒温生化培养器（上海医疗器械一厂），快 净工作台（苏净集团安泰公司），LDHZ-600型冷冻恒温震荡器（江苏太仓市实验仪器厂）。
1.2发酵和提纯普鲁兰多糖
将琼脂斜面上的菌种转接到250ml锥型瓶中，装液量为100ml，恒温 28℃、转速150r/min。培养60h得种子菌液。以30%体积比将种子菌液转接到500ml锥型瓶，装液量250ml，28℃下转速为150r/min培养，每12h取出培养液测菌体生长和多糖的产量。
120h后，取发酵液离心去除菌丝体和不溶解物质，在上层多糖清液中加入两倍体积的无水乙醇，在4℃条件下静置过夜使其充分沉淀，最后离心沉淀。沉淀物用丙酮、乙醚冲洗，菌丝体和沉淀物在50℃恒温下烘干。

2结果与讨论
2.1 psw 做碳源的优点
分别用食用淀粉、工业淀粉、可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖及psw做碳源生产普鲁兰多糖。
2.1.1 降低生产成本
从以上实验结果可以看出，psw做碳源时转化率明显高于其他碳源。在用其他碳源时，培养基中酵母浸膏是不可缺少的营养源，他富含氨基酸、蛋白质、维生素B、及一些矿物盐，这些对生物的生长及新陈代谢都有积快 的作用。但是用酵母浸膏作培养基生产普鲁兰多糖的成本太高。
psw含有溶解性淀粉、少量的蛋白质、有机酸、矿物质及少量的油脂，用他直接做碳源时，可以替代酵母浸膏的作用，且使发酵培养基组成简单化，有利于降低生产成本。
2.1.2 简化发酵工艺
用任何淀粉做碳源必须先在酸性条件或酶作用下，经水解后加入培养基中才可以得到较好的转化率。根据psw 的特点，不需酶水解可直接生产普鲁兰多糖，而且转化率达到68.3℃，说明用未水解的psw做碳源是可行的。
2.2 在 psw 中出芽短梗霉的生长曲线实验
结果表明，该菌在48h内菌丝体生长较慢，之后进入对数期，菌丝体含量迅速增加，到96h菌丝体生长趋缓。而发酵液中的多糖含量在36h内迅速增加到2.31g/L之后，缓慢增加到10.24g/L，120h后多糖含量开始回落。因此，120h左右为该菌在psw 中的发酵时间。
2.3发酵条件对出芽短梗霉在Psw中生长及多糖转化率的影响
2.3.1初始ph对出芽短梗霉在psw中生长及多糖转化率的影响
调节培养基的初始ph分别为：5.0、5.5、6.0、6.5、7.0。在28℃，转速为150r/min，培养120h，观察菌株的生长情况并测定发酵液中的多糖转化率。在不同的初始 B( 下，菌株的生长情况存在较大的差异，当Ph=6.5时，多糖转化率达到68.3;，因此出芽短梗霉在Psw中发酵培养初始Ph为6.5。
2.3.2温度对出芽短梗霉在Psw中生长及多糖转化率的影响
将菌株接种于培养基中， 观察菌株的生长情况并测定发酵液中的多糖转化。温度对该菌的生长影响显著，当温度在25℃-30℃，该菌生长旺盛，发酵液中的多糖转化率较高，当温度为28℃时，多糖转化率。而当温度达到35℃以上时，该菌生长缓慢，多糖转化率变低。因此28℃是出芽梗霉在Psw中发酵培养的适宜宜温度。
2.3.3通气量对出芽短梗霉在 psw 中生长及多糖转化率的影响
将菌种接种于培养基中，在温度为28℃，转速为80r/min、120r/min、150r/min、180r/min、200r/min的冷冻恒温振荡器中培养120h，观察菌株的生长情况并测定多糖转化率通气量对该菌的影响较显著，转速低时，菌丝球较大；转速高时，菌丝较小且不规则。当转速大于150r/min 时，多糖转化率基本保持不变。因此在发酵培养过程中选择转速为150r/min。

来源：惠合UHT灭菌机网