累积热量值监控生物发酵过程的研究

用谷氨酸菌和啤酒酵母菌进行麦汁发酵培养,跟踪了累积热量值和菌量(OD值)等参数在发酵过程中的变化趋势,发现累积热量值和菌量的变化趋势相似;用一元线性回归模型和多项式回归模型对累积热量值和菌量进行曲线拟合,对模型作假设检验,结果表明累积热量值与菌量存在线性关系,累积热量值可以监控生物发酵过程.
因玉米秸秆水解液抑制物中的糠醛和乙酸通常会抑制酿酒酵母的活力,造成乙醇产量下降.该实验为了获得抗水解抑制物并且提高乙醇产量的优良菌株,以酿酒酵母xp为出发菌株,通过常温常压等离子诱变(at-mospheric and room-temperature plasma mutagenesis,ARTP)技术,得到突变体库,并以玉米秸秆水解液为筛选压力,经过25代驯化培养,筛选出优良菌株xp2.该菌体的生物量DCW最高为3.71 g/L,较原菌的3.10 g/L上升了19.68％.生长对数期为6～22 h,稳定期为22～42 h,比原菌的对数期明显提前.稳定期持续时间延长4 h,生长性能优势明显.发酵上清液中的糠醛1.43 g/L,乙酸1.21 g/L,较出发菌株发酵上清液的糠醛3.78 g/L,乙酸1.65 g/L,分别降低了62.17％和26.67％,乙醇产量和平均得率分别为38.7 g/L和0.806 g/(L·h),较出发菌株的30.3 g/L和0.631 g/(L·h),提高了17.12％和27.73％.该实验表明改造菌性状优良,转化糠醛和乙酸的能力明显提高,为今后筛选优良表型的酿酒酵母提供参考价值.
分别采用分光光度法、菌体量法以及孔扩散法研究了ε-聚赖氨酸对细菌和真菌的抑菌活性及ε-聚赖氨酸浓度、pH值和温度对其抑菌活性的影响.结果表明,ε-聚赖氨酸对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、黄曲霉、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、保加利亚乳杆菌等6种供试微生物均有一定的抑制作用,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、保加利亚乳杆菌抑制效果较好,对黄曲霉较差;对各种菌的最小抑菌浓度(MIC)为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、保加利亚乳杆菌12.5 mg/L;枯草芽孢杆菌25 mg/L;酿酒酵母800 mg/L;黄曲霉1600 mg/L.ε-聚赖氨酸的抑菌活性随其浓度的增加而增强,热稳定性非常好,能耐100℃的高温,在pH5～8抑菌活性最强,与甘氨酸、Nisin都有协同增效的作用.
酿酒酵母是食品发酵最常用的菌种之一,酵母应对高渗胁迫的能力决定食品发酵的成功与否以及食品腐败的危害程度.为研究高糖压力对酿酒酵母的影响,测定了酿酒酵母在应对极端高糖压力(0.6 g/mL)时细胞壁几丁质和葡聚糖含量的变化,采用CFW染料和葡聚糖特异性降解酶对细胞壁的敏感性进行分析,并进一步通过双染料(PI和Hoechst 33342)染色对酿酒酵母细胞膜完整性进行分析,最后通过RNA测序研究了酿酒酵母在极端高糖压力下表达的全局差异基因.结果 表明:高糖压力改变了酿酒酵母细胞壁和细胞膜的特性.全局转录测试结果显示,高糖压力通过下调酿酒酵母与细胞壁完整性(CWI)信号传导途径相关的基因ROM1、RLM1、PIR3、YGP1、CWP1等,进行细胞壁损伤的应激反应,高糖压力还通过下调酿酒酵母与细胞膜成分相关的基因(如PDR15和YOR1)造成了细胞膜损伤.最后,比较了酿酒酵母在不同压力因子(0.2 g/mL糖、0.4 g/mL糖、0.6 g/mL糖和柠檬醛压力)下细胞依赖RLM1调控的CWI信号传导途径的差异调节,结果发现,在CWI中起关键作用的RLM1仅在0.6 g/mL糖的极端压力下被下调.
采用脉冲强光冷杀菌技术分别对鲜啤酒和白糯米酒进行杀菌处理,研究了脉冲强光对鲜啤酒和白糯米酒杀菌效果的影响。结果表明：鲜啤酒经过频率为5次/s闪照处理3min后,酵母菌在啤酒中的含量从220cfu/mL降至175cfu/mL,0℃下啤酒保质期延长3d。白糯米酒经过频率为4次/s闪照处理3min后,酵母菌在白糯米酒中含量从235cfu/mL降至5cfu/mL,在0、10、20、35℃下白糯米酒的保质期分别延长50、30、6、2d。同时通过感官评定和电子鼻检测,发现在上述冷杀菌条件下处理后的鲜啤酒和白糯米酒风味无显著变化。
本试验旨在降低杏鲍菇菌糠中纤维素含量,提高其饲用品质.从杏鲍菇菌糠中筛选出纤维素分解菌,与酿酒酵母和乳酸片球菌组成复合菌剂对杏鲍菇菌糠进行混菌发酵,以中性洗涤纤维( NDF)降解率为响应值,通过Plackett?Burman试验设计,对影响杏鲍菇菌糠发酵品质的10个影响因子进行筛选,然后基于 Plackett?Burman 试验结果,设计最陡爬坡试验和 Box?Be?hnken试验对影响因子进一步优化,建立杏鲍菇菌糠发酵模型,并通过求解回归方程得到发酵的最优条件.结果表明:1)试验筛选出3 株纤维素分解优势菌株,分别是枯草芽孢杆菌( Bacillus subtilis) 、黑曲霉( Aspergillus niger) 、里氏木霉( Trichoderma reesei) ,其中枯草芽孢杆菌、黑曲霉为中华人民共和国农业部公布的《饲料添加剂品种目录( 2013) 》中可作为饲料添加剂的菌种,作为后续发酵试验菌种. 2)通过响应面法优化得到杏鲍菇菌糠最佳发酵工艺为:枯草芽孢杆菌与黑曲霉体积比( X1 )为 1.94∶1.00,枯草芽孢杆菌与黑曲霉添加量为 4.7%,麸皮添加量为10.4%,含水量为46.1%,发酵时间为8 d.在此条件下,模型预测的NDF降解率为21.86%,通过验证试验获得的NDF降解率为21.08%,与预测值差异不显著( P＞0.05) ,NDF降解率比优化前提高了15.33%. 3)在最优发酵条件下,杏鲍菇菌糠营养价值显著提高,混合菌液发酵组的干物质回收率、粗蛋白质、粗脂肪含量和乳酸菌活菌数显著高于杏鲍菇菌糠原料组和不加菌液发酵组( P＜0.05) ,NDF、酸性洗涤纤维( ADF)含量和pH显著低于鲍菇菌糠原料组和不加菌液发酵组( P＜0.05) ,并且发酵显著降低黄曲霉毒素B1( AFB1)的含量( P＜0.05) ,但对脱氧雪腐镰刀菌烯醇( DON)和玉米赤霉烯酮( ZEN)的含量影响不显著( P＞0.05) ,发酵前后3种真菌毒素的含量均符合我国公布的《饲料卫生标准》 ( GB 13078—2017) .通过响应面法优化纤维素分解菌的混菌发酵条件,能够显著降低杏鲍菇菌糠纤维素含量,提高饲用营养价值,且发酵前后,霉菌毒素含量均符合《饲料卫生标准》.