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普鲁兰是出芽短梗霉产生的胞外多糖,它是一种易溶于水、安全无毒害、可食用、低热值的天然多糖,因其可塑性、成膜性好、膜隔气性佳,故常用其作为保色、保香、保鲜、抗氧化等的包装材料,在医药、食品、化妆品、农药等行业具有广泛的用途。普鲁兰的生产在国内经过20多年研究有了较大进展,但仍存在较多问题,其中出芽短梗霉发酵过程中分泌黑色素及底物糖的转化率低成为制约普鲁兰工业化生产的关键问题。目前国内外很多科研机构很难同时解决以上两个问题,因此使得工业化进展缓慢。本文通过诱变筛选得到高产普鲁兰及低色素水平出芽短梗霉菌株,通过摇瓶及发酵罐进行了普鲁兰的发酵生产研究,确立了普鲁兰的发酵生产工艺,并研究了普鲁兰胶囊的性质。主要研究内容如下:
⑴通过紫外诱变得到高产及低色素菌种,之后在摇瓶里使用响应面分析方法优化普鲁兰的发酵培养基组成,特别是对普鲁兰产量有重要影响的因素:蔗糖、氯化钠及硫酸铵的含量进行了研究,优化后培养基配方为:蔗糖10.5%;酵母膏0.2%;NaCl0.098%;MgSO4.7H2O0.02%;K2HPO40.63%;(NH4)2SO40.06%,初始pH6.5。
⑵进行10L发酵罐发酵,装液量为6.5L,初始通气率为1.5vvm,初始搅拌速度为200r/min,发酵24h后根据溶氧情况对通气率和搅拌速度进行调节,使之维持在30%以上,28℃发酵培养60h后普鲁兰产量为67g/L。
⑶对普鲁兰的提取工艺进行研究,确定了使用板框过滤机对发酵液进行过滤,使用2倍体积的无水乙醇对多糖进行提取,使用不同孔径的超滤膜得到不同分子量的浓缩糖液,得到一条较完整的下游提取路线。
⑷研究了普鲁兰胶囊崩解时限及其阻氧方面的特性。研究发现普鲁兰为主要原料的胶囊经过氧化加速实验后崩解时限仍能达到药典相关标准;通过测定维生素C的含量考察普鲁兰胶囊与普通明胶胶囊在防止药物氧化方面的作用,发现经加速实验后普鲁兰胶囊中的维生素C含量明显高于普通明胶胶囊。