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生产橙色素,但试验仅限于摇瓶发酵,且当时发酵水
平总体较低,关于溶氧对红曲菌液态发酵生产橙色
素的影响这一专题还缺乏深入研究。 因此, 为了确
定溶氧对发酵生产橙色素的影响, 本研究设计了不
同通气量及搅拌转速等影响溶氧的条件, 研究了发
酵罐橙色素色价生产情况。
1摇 材料与方法
1郾 1摇 菌种
红曲霉菌种编号为红曲菌 w1 夏, 江南大学固
态发酵研究室保藏菌种, 该菌株具有良好的橙色素
生产能力。
1郾 2摇 材料与试剂
PDA 培养基 (g / L):马铃薯 200,葡萄糖 20, 琼
脂 20,自然 pH 值 。
种子培养基 (g / L):玉米淀粉 40,玉米浆粉 10,
酵母膏 10,KH2 PO4 2郾 0,K2 HPO4 2郾 0,MgSO4·7H 2 O
0郾 5,初始 pH 值为 4郾 0。
发酵基本培养基 ( g / L): 玉米淀粉 60, 硫酸铵
5郾 0,KH2 PO 4 2郾 0,K2 HPO4 2郾 0,MgSO4·7H2 O 0郾 5,
CaCl2 0郾 1,FeSO4·7H2 O 0郾 01,ZnSO4·7H2 O 0郾 01,
MnSO4·H 2 O 0郾 03,NaNO3 2郾 0,初始 pH 值为 4郾 0。
1郾 3摇 仪器与设备
HY-G-a 型回旋式恒温调速摇床柜,上海跃进
医疗器械厂;U3900 型紫外可见分光光度计,日立高
新技术公司;PYX-XHS -405 型电热恒温培养箱, 上
海跃进医疗器械厂;KDC -16H 型台式高速冷冻离
心机,Sigma 公司。 GS -8100 型 10 L 发酵罐、GS -
8100 型 50 L 发酵罐,上海广世生物工程设备有限公司。
1郾 4摇 实验方法
1郾 4郾 1摇 菌种的培养
将 PDA 培养基上的斜面菌种在 30 益 下恒温培
养 7 ~ 10 d,刮取斜面孢子,制备孢子悬浮液, 接种于
种子培养基中,在 30 益,180 r / min 培养 2 ~ 3 d 后即
为种子液。
1郾 4郾 2摇 10 L 发酵罐中通气量对橙色素发酵影响实验
红曲橙色素液态发酵方法参照许赣荣专利 [17] 。
发酵罐装液量约 60% , 培养基体积为 5郾 6 L, 种
子液体积为 200 mL; 培养温度为 30 益;转速为 150
r / min;培养周期为 6 d;在培养过程中分别设通气量
为 0郾 5颐 1,1 颐 2,1 颐 3 三个梯度, 考察不同通气量对橙
色素生产的影响。
1郾 4郾 3摇 10 L 发酵罐中转速对橙色素发酵影响实验
通气量为 1 颐 3; 培养周期为 6 d;在培养时分别
控制搅拌转速为 100 ,200 ,300 r / min 三个梯度 ,考
察不同转速对橙色素生产的影响。 其他条件
同 1郾 3郾 2。
1郾 4郾 4摇 优化溶氧条件后放大至 50 L 发酵罐中发酵
方法
装液量约 60% , 培养基体积为 28 L, 种子液体
积为 1 L; 培养温度为 30 益;转速为 200 r / min;通气
量 1颐 0郾 9(50 L 罐最大通气量水平);培养周期为 6 d。
1郾 4郾 5摇 菌体量的测定
将发酵液充分混合均匀后精确量取 10 mL 过
滤 ,滤渣用蒸馏水洗涤 3 次 , 用烘干至恒重的滤纸
( m 1 ) 抽滤,105 益 烘干至恒重。 用电子天平称菌体
和滤纸总重量,记作 m2 。 菌体量记作 X ,见式(1)。
X (g / L) = ( m 2 - m 1 ) / 10 - 2 。 (1)
1郾 4郾 6摇 发酵液色价及色调的测定 [18]
将发酵液研磨混匀后取 5 mL 于 50 mL 比色管
中 ,用 75% 的乙醇定容至 50 mL, 置于 55 益 恒温水
浴中浸提 1 h。 冷却至室温后在 6 000 r / min 转速下
离心 5 min。 用相同浓度的乙醇稀释, 并以同种乙醇
为空白对照 ,在 465 nm 处进行全波长扫描, 测定 OD
值 ,见式(2)、式(3)。
橙色价(U / mL) = OD465 伊 总稀释倍数, (2)
色调值 = OD465 / OD505 。 (3)
1郾 4郾 7摇 总糖的测定
本实验碳源是玉米淀粉 ,采用苯酚硫酸法测定
发酵液中的总糖含量 [19] 。
1郾 4郾 8摇 氮源测定
采用凯氏定氮法测定发酵液中的氮源含量 。
2摇 结果与分析
2郾 1摇 10 L 罐中红曲橙色素发酵实验结果分析
分别对不同通气量和不同搅拌转速时的底物消
耗 、发酵过程中 pH 值和溶氧变化等情况进行分析 。
2郾 1郾 1摇 10 L 罐中通气量对橙色素发酵底物消耗及
色价的影响
图 1 为 3 个不同通气量水平下碳氮源消耗及橙
色素色价情况。 由图 1(a) 可见,通气量为 1颐 0郾 5 时
碳氮源消耗较慢 ,发酵第 7 天时残糖质量浓度依然
在 15 g / L 以上, 氮源硫酸铵也有 1 / 3 残余; 由图 1
(b)、( c) 可见 ,通气量为 1颐 2 和 1颐 3 时, 氧的供应相
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第 33 卷 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张慧娟等: 溶氧对红曲菌发酵生物合成橙色素的影响