干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 斯达油脂酵母产酸性多糖发酵工艺及土壤改良效果的研究

Arid

	斯达油脂酵母产酸性多糖发酵工艺及土壤改良效果的研究
	郭书贤; 王冬梅; 胡楠; 刘风霞; 罗建成; 臧晋; 姬鄂豫; 张华国; 李金玲; 肖连冬; 李霞; 宋建苗
完成单位	南阳理工学院
登记(发布)日期	2006
中文摘要	一、简要技术说明及主要技术性能指标 1.紫外线和亚硝基胍(NTG)复合诱变获得斯达油脂酵母多糖高产诱变菌株UV-NTG-102(HEPS),发酵120hGGM产量和糖转化率达到最高,分别为24.95g/L和31.19%,均为出发菌株的2.46倍。诱变菌株HEPS多糖生产能力稳定,发酵周期缩短为5d。 2.斯达油脂酵母GGM高产诱变菌株UV-NTG-102(HEPS)的发酵培养基最优组合为A4B4C4D2E1,最适发酵培养基为蔗糖9%,蛋白胨0.5%,(NH_4)_2SO_4 0.06%, KH_2PO_4 0.3%,MgSO_4·7H_2O 0.01%、NaCl 0.02%、MnSO_4·H_2O 0.001%、FeSO_4·7H_2O 0.001%。最优化发酵工艺条件为A4B4C2D2E3,即为温度30℃、初始pH值6.5、种龄36h、装液量80ml/500ml、接种量5%。在此优化条件下发酵培养,斯达油脂酵母HEPS多糖产量达30.29g/L, 糖转化率达33.66%,多糖产量和糖转化率大幅度提高,分别是出发菌株2.98倍和2.65倍,培养基和发酵工艺条件优化效果显著。 3.改进了有机溶剂与盐混合GGM分离提取法。其最优水平为A2B2C1D1,即1%NaCl(体积比)、乙醇:发酵液=2:1(体积比)的配比为最优。按此方法多糖提取率为28.10g/L,含量为88.37%。粗品多糖已达到食品级多糖的质量标准(FAO/WHO,1999) 多糖含量≥80的要求。 4.改良的有机溶剂与盐混合分离提取法粗提最佳工艺流程为：发酵液 → 8000r/min离心15分钟→除菌体→上清液→加入1：2(体积比)95%乙醇和1%NaCl(体积比)静止12小时充分沉淀→8000r/min离心15分钟→收集絮状沉淀物→沉淀依次用适量的丙酮、乙醚洗涤3次→真空干燥→粗品多糖(GGM)。减少了有机容剂的用量1/3, 降低了提取成本。 5.多糖纯化工艺省去离心沉淀和有机溶剂洗涤步骤。纯化工艺流程为：多糖粗品溶于蒸馏水稀释成5%的水溶液→Sevage脱蛋白→透析→聚乙二醇6000吸水浓缩→DEAE-纤维素柱层析→透析→减压浓缩→P2O5冷冻干燥→纯化多糖(GGM)。纯化的多糖回收率和多糖含量高,分别达到93.70%和98.76%。 6.GGM具有显著土壤微粒团粒化作用,添加0.2%的GGM,使沙质土壤团粒提高56.5%,粘质土壤团粒95.6%(近1倍),可使沙质土壤具有良好保水性、保肥性,粘质土壤具有良好通水性、透气性,从而优化土壤微观结构,改良土壤物理性质。 7.GGM可促进土壤微生物的增殖,提高土壤微生物的数量,沙质土壤细菌数和真菌数分别提高了3倍和4倍。土壤微生物增殖过程中的代谢产物能够丰富土壤营养素,改良土壤生物学特性和化学性质,提高土壤肥力。 8.GGM可较大幅度提高贫瘠沙质土壤和粘质土壤作物的产量,GGM增产效果显著,同时减少用水、用肥。在沙质土壤小规模种植小麦,GGM50kg/10a平均增产1.67倍, 100kg/10a平均增产1.93倍, 200kg/10a平均增产2.34倍;在添加0.2%GGM粘质土壤上栽培花生和洋葱,花生果实增产7.58倍;洋葱鳞茎增产1.81倍。 9.与国内外同类技术比较： (1)诱变选育的菌种产量高、性能稳定,发酵周期短,能显著降低发酵生产成本; (2)发酵工艺条件优化效果显著,比目前报道斯达油脂酵母多糖产量(23.2g/L)高30.56%; (3)改良了有机溶剂与盐混合分离提取法,GGM粗品提取率与含量高,节省有机容剂的用量; (4)GGM纯化工艺技术可靠,易于实现工业化操作,提高了附加值; (5)土壤改良试验表明：GGM是一种天然、无污染的新型优质土壤改良剂,土壤改良效果显著。GGM生物质土壤改良剂与传统的土壤改良剂和超吸水性树脂保水剂相比,不仅能改变沙漠化和沙化土壤的物理性质,降低土壤密度,提高土壤持水能力,同时能提高土壤中微生物的数量和酶的活性,可以从根本上改变土壤性质,可达到理想的治理效果,开辟了微生物多糖应用的新领域。二、应用前景斯达油脂酵母胞外多糖GGM是一种新型多糖,HEPS菌株及其胞外多糖有较高的应用价值和工业化潜力,斯达油脂酵母胞外多糖GGM发酵生产及其应用展现出极好的前景。 1.菌种方面。斯达油脂酵母多糖高产诱变菌株UV-NTG-102(HEPS)的多糖生产能力稳定,产量高,为斯达油脂酵母胞外多糖GGM发酵生产选育了生产性能优良的菌株。 2.发酵工艺方面。优化了诱变菌株HEPS培养基和及发酵工艺条件,适合于GGM发酵生产。 3.胞外多糖GGM提取和纯化方面。确立了GGM分离提取和纯化工艺流程,降低了工业化生产成本。对传统分离提工艺进行了改进,优化了适合斯达油脂酵母HEPS胞外多糖的有机溶剂与盐混合分离提取法,粗品多糖已达到食品级的要求。利用工业级DEAE-纤维素纯化的GGM提取率和多糖含量高,分别达到93.7%和98.79%。 4.土壤改良方面。GGM具有显著促进土壤微粒团粒化作用,使沙质土壤具有良好保水性、保肥性,粘质土壤具有良好通水性、透气性,防止肥料从土壤中大量溶出,并减少用水、用肥,同时能促进土壤微生物的增殖,提高土壤微生物的数量,有利于改善土壤根部的微生态环境,丰富土壤营养素,改良土壤特性,提高土壤肥力,从而大幅度提高贫瘠沙质土壤和粘质土壤作物的产量,增产效果显著。 5.生物质土壤改良剂GGM与传统的超吸水性树脂保水剂相比,不仅能改变沙漠化和沙化土壤的物理性质,降低土壤密度,提高土壤持水能力,同时能提高土壤中微生物的数量和酶的活性,可以从根本上改变土壤性质,可达到理想的治理效果。这对发展节水型农业、绿色农业和提高土地利用状况、防止土壤流失、干旱地区的土壤改良、沙漠地带绿化等方面有着广阔而重要的应用前景。建议进一步扩大试验范围,建立沙化土壤改良示范区推广应用。
中文关键词	斯达油脂酵母多糖 ; 土壤改良 ; 发酵工艺
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	S156.2
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001288291
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242123
推荐引用方式 GB/T 7714	郭书贤,王冬梅,胡楠,等. 斯达油脂酵母产酸性多糖发酵工艺及土壤改良效果的研究[Z]. 应用技术,2006.