利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母_杨祥开.pdf

饲料资源开发及利用 ，收稿日期：；修回日期：基金项目：广西化工研究院有限公司院立项目（化研 ）。作者简介：杨祥开（），男，高级工程师，研究方向为发酵工程。通讯作者：王青艳 ），女，研究员，主要从事应用微生物菌种选育与酶工程研究。：利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母杨祥开，卢光勇，张丽娟，许朝芳，周兴，王青艳（广西化工研究院有限公司，广西 南宁 ；广西科学院 国家非粮生物质能源工程技术研究中心，广西 南宁 ）摘要：以右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母生产单细胞蛋白，对培养基和培养基条件进行了优化。结果显示，摇瓶培养基废水添加量为 ，初始 值，接种量，发酵温度，培养时间，在该条件下生物量为 ，蛋白质含量为 ，去除率达到 ，和优化前相比，生物量提高了 ，蛋白质含量提高了 ，去除率提高了 。关键词：右旋糖酐工业废水；产朊假丝酵母；单细胞蛋白；化学需氧量；优化中图分类号：文献标志码：文章编号 （），（，；，）：，：；（）；右旋糖酐工业废水是微生物发酵法生产右旋糖酐过程中产生的废弃液，包含有菌渣、未转化的蔗糖以及各种发酵代谢产物，总糖含量 ，（化学需氧量）为 。右旋糖酐工业废水产生量大，每生产右旋糖酐通常会产生 工业废水，由于含有高浓度有机物，如果直接排放将造成严重环境污染。产朊假丝酵母（）是经美国 认证可做为食品添加剂的安全生物（，），广泛用于食品、饲料和制药业，由 于含有 丰富 的蛋 白质（约 占 细 胞 干 重 的 ）、维生素、核酸以及酶类和生物活性物质，是一种制备酵母抽提物的优质原料。本研究利用右旋糖酐工业废水为碳源培养产朊假丝酵母生产单细胞蛋白（），不但能增加企业经济收入，还能降低废水污染，对相关产业工业废水资源再利用具有参考价值。材料与方法 试验材料 菌种产朊假丝酵母（），本中心实验室保藏。材料与试剂右旋糖酐工业废水（广西某企业右旋糖酐车间提供，经预处理备用）；其他试剂均为国产分析纯或生化试剂。培养基斜面培养基：酵母浸出粉胨葡萄糖（，），葡萄糖，酵母浸粉，蛋白胨，琼脂。种子培养基：成分同斜面培养基，不加琼脂。杨祥开等：利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母 年第期 摇 瓶 液 体 基 础 培 养 基：右 旋 糖 酐 工 业 废 水 ，酵母浸粉，硫酸铵，尿素 ，。装量 。以上培养基均 灭菌 。主要仪器和设备雷磁 计，上海仪电科学仪器股份有效公司；立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；紫外可见光光度计，日本岛津公司；离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；恒温组合振荡培养箱，浙江华源仪器有限公司；标准 消解器，江苏泰州海辰仪器有限公司。方法 右旋糖酐工业废水预处理右旋 糖 酐 工 业 废 水 用 浓 硫 酸 调 至 ，处 理，用 氢 氧 化 钠 溶 液 中 和 到 ，脱脂棉过滤备用。种子培养将冰箱保藏的菌株，先在试管斜面活化，再转 接种子培养基，条件下 培养 ，得到种子培养液。生长曲线测定将种子培养液接种至基础发酵培养基，接种量，培养条件为 、，然后在、和 取样检测，测菌液 光 密 度（）。以 培 养 时 间 为 横 坐 标，为纵坐标制作产朊假丝酵母生长曲线，确定种子培养时间和菌体细胞收获时间。右旋糖酐工业废水添加量对产朊假丝酵母培养的影响将基础培养基的右旋糖酐工业废水添加量调整为 、和 ，其他成分不变，在接种量、培养条件下培养，取样检测发酵液的 、菌体蛋白质含量，考察发酵培养基中右旋糖酐工业废水添加量对菌体培养的影响。发酵条件优化在前期预试验的基础上，采用 软件实验设计的田口设计方法对初始 值、接种量、发酵温度和发酵时间个对产朊假丝酵母生长有显著影响的因素进行正交试验，考察响应值为 和 去除率。利用 软件田口设计分析程序对正交试验结果进行分析，确定初始 值、接种量、发酵温度和发酵时间针对响应值的最优组合参数。的测定将发酵液稀释一定倍数，以相同稀释倍数的未接种培养液做空白，在波长 下测定样品的光密度。生物量测定将发酵液以 离心 ，去上清液得湿菌体，用去离子水洗涤菌体次，烘箱中烘干至恒重。生物量菌体干重（）发酵液体积（）。蛋白质含量测定凯氏定氮法。测定接种 前 以 及 培 养 后 的 取 样 测 定，采 用 国 标法（）。数据处理试验进行次重复，结果取平均值，并计算标准误差。结果与讨论 生长曲线产朊假丝酵母生长曲线如图所示，前 培养处于生长停滞期，处于对数生长期，处于生长静止期。对数期菌体活力最强，适合做液体种子用于培养基接种；静止期菌体浓度最高，适合收获菌体细胞。生长曲线可用于指导发酵操作。图产朊假丝酵母生长曲线 右旋糖酐工业废水添加量对产朊假丝酵母培养的影响右旋糖酐工业废水添加量对产朊假丝酵母生长和菌体蛋白质含量的影响见图。杨祥开等：利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母 年第期图右旋糖酐工业废水添加量对产朊假丝酵母生长的影响从图可以看出，在 添加范围内，生长量随着废水添加量增加而增加，时生长量达到最大，超过 菌体生长量不再增加。从图还可看出，菌体蛋白质含量随着废水添加量增加并非维持不变，在 添加范围内没有显著性差异，但超过 添加量则随着废水添加量增加而下降，原因可能是废水含量过多影响氮源利用从而影响蛋白质合成。综合分析结果，培养基以 添加量为最佳。添加过多不利于产朊假丝酵母生长，也会降低菌体蛋白质含量，还会由于有机质营养物利用率下降造成 去除率下降。发酵条件优化利用 软件的试验设计（）功能，采用软件 附带的田口设计方法以培养基初始 值、接种量、发酵温度、发酵时间个因素制定因子水平正交试验，考察指标为发酵液的 和 去除率。因素水平设置如表，采取部分试验方法依试验号顺序进行次试验，正交试验结果如表。运行 软件分析田口设计程序对正交试验结果进行分析处理，得到 均值响应表、均值主效应图，见表和图，以及 去除率均值响应表、去除率均值主效应图，见表和图。表正交试验因素水平水平因素因素因素因素初始 值 接种量（）发酵温度发酵时间 表正交试验结果试验号因素水平 去除率 表 均值响应表水平因素 排秩 图 均值主效应图表 去除率均值响应表水平因素 排秩 图 去除率均值主效应图杨祥开等：利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母 年第期 从表和图可看出，发酵条件各因素对 的影响显著性由强到弱顺序依次为，最优组合为，即初始 值 ，接种量，发酵温度，发酵时间。从表和图可看出，发酵条件各因素对 去除率的影响显著性由强到弱顺序依次为：，最优组合为，即初始 值 ，接种量，发酵温度，发酵时间。由于发酵条件优化试验为双指标，即 和 去除率两个响应值均要求最大，这时需要采用综合平衡法调整二者最优组合的参数。通过比较 和 去除率各自最优组合参数，发现、参数相同，只有、参数不同，根据各自显著性强弱排序做出平衡，选取最优组合为。为了验证上述培养基和发酵条件优化的效果，采用摇瓶发酵进行试验，试验结果发酵液 为 ，去除率为 ，同时测定生物量为 ，蛋白质含量为 。结论发酵培养基右旋糖酐废水添加浓度是影响产朊假丝酵母生长和菌体蛋白质含量重要因素，从试验结果分析得出废水最佳添加量为 。通过正交试验得到发酵条件优化参数为：初始 值 ，接种量，发酵温度，发酵时间。在此条件下，产朊假丝酵母发酵液 为 ，生物量为 ，蛋白质含量为 ，去除率达到 。和 优 化 前 相 比，生 物 量 提 高 了 ，蛋白质含量提高了 ，去除率提高了 。利用右旋糖酐工业废水培养产朊假丝酵母，不仅能生产在食品、医药和饲料行业用途广泛、附加值高的单细胞蛋白，还能减轻废水对环境的污染，在目前国家提倡节能减排、倡导工业废弃物资源再利用政策环境下具有十分积极的意义。参考文献 ，（）：李沛，王昌禄，刘政芳，等 酵母抽提物及其在食品调味品行业中的应用 中国调味品，（）：夏乾竣，王月皎，王飞，等 田口设计优化解脂耶罗维亚酵母产油发酵培养基 食品工业科技，（）：，（），（）：，：，（）：彭爱红 软件在有重复试验的正交试验设计中的应用集美大学学报，（）：满春生，张晓杰，黄江丽，等用啤酒废水培养产朊假丝酵母的研究吉林化工学院学报，（）：，：。路苹，于同泉，王淑英，等 蛋白质测定方法评价 北京农学院学报，（）：（责任编辑：刘斌嘉）（上接第 页），：，（）：康卓然，吴晓娟，吴伟 粮油制品蛋白氧化对肠道健康影响的研究进展 中国粮油学报，（）：，：，：王远孝，王恬 植酸的抗营养作用及植酸酶在动物生产中的应用 中国饲料，（）：，余诚玮，邓施璐，温志刚，等米糠及其脂肪酶的研究进展食品安全质量检测学报，（）：尹喜海，姜夙，王伟杰 米糠中的抗营养因子及消除方法研究进展吉林畜牧兽医，（）：，（）：，（）：施传信全脂米糠猪有效能值与养分消化率研究北京：中国农业大学，（责任编辑：刘斌嘉）