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(1.武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院,湖北武漢 430000; 2.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037)

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味精廢水培養(yǎng)漢遜德巴利酵母的自溶條件優(yōu)化

喻軼1,2,陳園2,黎琪2,趙晨2,劉玉春2,陳新1,張曉琳2,*

(1.武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院,湖北武漢 430000; 2.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037)

為了優(yōu)化酵母細(xì)胞的自溶條件、提高細(xì)胞自溶的效果,本研究以味精廢水為培養(yǎng)基,能耐高硫銨的漢遜德巴利酵母為原料,以細(xì)胞內(nèi)容物溶出率為響應(yīng)值,在時(shí)間、溫度、pH、促溶劑種類的單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面法優(yōu)化細(xì)胞自溶條件。結(jié)果表明,漢遜德巴利酵母自溶的最佳條件為:自溶時(shí)間為23 h,自溶溫度為54 ℃、pH為5.5、木瓜蛋白酶的添加量為0.8%;在該條件下酵母自溶液中氨基酸態(tài)氮含量為14.76 g/L,與最佳預(yù)測(cè)值14.84 g/L較為接近。說(shuō)明該模型可靠,響應(yīng)面法優(yōu)化酵母細(xì)胞自溶可行,可用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

漢遜德巴利酵母,味精廢水,自溶,響應(yīng)面優(yōu)化

酵母菌屬于真菌類單細(xì)胞生物,生長(zhǎng)周期短,安全性高,是食品發(fā)酵、酒精發(fā)酵、微生物合成等工業(yè)化生產(chǎn)中常用的工業(yè)菌株[1]。除此以外,酵母細(xì)胞富含蛋白質(zhì)、核酸、礦物質(zhì)、維生素以及脂肪、糖、酶、β-葡聚糖、甘露聚糖等多種營(yíng)養(yǎng)成分[2-4],通過(guò)生物技術(shù)手段改造后,可用于重組蛋白、飼料添加劑、酵母抽提物等的生產(chǎn)開發(fā)中[5]。但在酵母利用的過(guò)程中由于其堅(jiān)固的細(xì)胞壁,使得酵母中的大部分營(yíng)養(yǎng)成分很難釋放,大大降低了利用率,因此常常需要對(duì)其進(jìn)行破壁處理。

預(yù)處理常用的方式有酶解法、酸處理、酵母自溶[6]。酶解法通常采用烘干后失活的酵母為原料,添加葡聚糖酶、蛋白酶、核酸酶等一系列酶制劑將細(xì)胞壁分解成小分子的糖、氨基酸、肽類,需要多種酶制劑協(xié)同作用,所需成本較高,我國(guó)僅在生產(chǎn)高檔酵母抽提物時(shí)使用該方法,使用范圍較小[7]。酸處理同樣采用烘干后的酵母為原料,利用濃硫酸脫水后再進(jìn)行過(guò)濾、脫色、堿中和,產(chǎn)品中游離氨基酸含量高,但在中和過(guò)程中產(chǎn)生大量的鹽,之后仍需要進(jìn)行脫鹽處理,工藝較為復(fù)雜[8]。自溶法是采用活性酵母為原料,利用自身含有的酶系,如蛋白酶系、核酸酶系、水解酶系等,將細(xì)胞壁水解為氨基酸、小肽、還原糖等并從細(xì)胞內(nèi)抽提出來(lái)[9]。但由于內(nèi)源酶活性有限,僅通過(guò)其自身溶解往往不夠,通常通過(guò)改變外界環(huán)境,如溫度、pH、添加促溶劑等方法促進(jìn)酵母自溶。該方法水解得到的自溶物中風(fēng)味游離氨基酸含量較高,成本低,操作簡(jiǎn)便,在我國(guó)和歐美使用較為廣泛[10-11]。

本研究選用實(shí)驗(yàn)室篩選的耐高濃度硫酸銨的漢遜德巴利酵母,以味精廢水中的氨氮生長(zhǎng),并轉(zhuǎn)化為菌體蛋白。通過(guò)自溶法破壁酵母細(xì)胞,使細(xì)胞內(nèi)容物溶出。先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),探索酵母自溶的時(shí)間、溫度、pH、酶的添加量范圍,并采用響應(yīng)面法對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到預(yù)測(cè)模型和最佳的自溶條件,獲得酵母自溶物,實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源再利用。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

味精廢水 企業(yè)提供；漢遜德巴利酵母(Debaryomyceshansenii)ASAGFY 31 由實(shí)驗(yàn)室分離篩選,其保藏編號(hào)為CGMCC No. 11237;PDA培養(yǎng)基 馬鈴薯(去皮)200 g、20 g/L葡萄糖,121 ℃滅菌15 min;無(wú)水乙酸鈉、乙酸、37%甲醛、氯化鈉、乙酰丙酮、苯酚、硫酸、無(wú)水硫酸銅、硫酸鈉、氫氧化鈉、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠、氯化鋇、三氯乙酸等 均為分析純,上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;木瓜蛋白酶(酶活力10000 U/g)、β-葡聚糖酶(酶活力10000 U/g) 均為食品級(jí),北京索萊寶科技有限公司。

M-105型電熱恒溫水槽 太倉(cāng)精密儀器設(shè)備有限公司;5810R型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司;QC208型渦旋振蕩器 美國(guó)Labnet公司;ISFI-X型UV2350紫外分光光度計(jì) 尤尼科(上海)儀器有限公司;QCD-3型凱氏定氮儀 丹麥福斯(Foss)公司;水浴鍋 太倉(cāng)精密儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酵母培養(yǎng)、分離及處理 在味精廢水中接種2%酵母，30 ℃下培養(yǎng)60 h,取酵母發(fā)酵液(濕重16.2%,干重3.5%,活菌數(shù)6.7×108CFU/mL),控制自溶條件(自溶時(shí)間、溫度、pH、促溶劑種類及添加量)進(jìn)行自溶,然后將發(fā)酵液在100 ℃沸水浴中滅酶15 min后,4000 r/min離心15 min,分別測(cè)定氨基酸態(tài)氮含量和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率,衡量酵母自溶效果[5]。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 時(shí)間對(duì)酵母細(xì)胞自溶的影響 取1.2.1項(xiàng)預(yù)處理中后的發(fā)酵液,在pH為5,溫度為55 ℃條件下考察不同的自溶時(shí)間(4、8、12、16、20、24、28 h)對(duì)酵母細(xì)胞內(nèi)容物溶出率和氨基酸態(tài)氮含量的影響。

1.2.2.2 pH對(duì)酵母細(xì)胞自溶的影響 自溶時(shí)間為20 h,溫度為55 ℃,考察不同pH(4、4.5、5、5.5、6、6.5、7)對(duì)酵母細(xì)胞內(nèi)容物溶出率和氨基酸態(tài)氮含量的影響。

1.2.2.3 溫度對(duì)酵母細(xì)胞自溶的影響 在自溶20 h,pH為5條件下考察不同溫度(45、50、55、60、65 ℃)對(duì)酵母細(xì)胞內(nèi)容物溶出率和氨基酸態(tài)氮含量的影響。

1.2.2.4 促溶劑對(duì)酵母細(xì)胞自溶的影響 在自溶20 h,溫度為55 ℃,pH為5的條件下,添加不同種類的促溶劑:NaCl(添加1%、3%、5%、7%、9%),木瓜蛋白酶(添加0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%),β-葡聚糖酶(添加0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)，考察其對(duì)酵母細(xì)胞內(nèi)容物溶出率和氨基酸態(tài)氮的影響。

1.2.3 CCD中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)范圍和選擇對(duì)酵母自溶影響顯著的木瓜蛋白酶進(jìn)行4因素5水平的CCD中心組合實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)因素及水平如表1所示。

表1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Independent variables and levels of response surface design

1.2.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.4.1 氨基酸態(tài)氮的測(cè)定 取1.2.1預(yù)處理后上清液,采用比色法[12],繪制硫酸銨的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0089-0.0017x,R2=0.9994,線性范圍在0～200 μg/mL,并計(jì)算酵母自溶后發(fā)酵液中氨基酸態(tài)氮含量。

1.2.4.2 細(xì)胞內(nèi)容物溶出率測(cè)定 按照1.2.1中,將上清液烘干至恒重,并按照下面公式計(jì)算細(xì)胞內(nèi)容物溶出率[13]。

細(xì)胞內(nèi)容物溶出率(%)=上清液烘干后的質(zhì)量/酵母細(xì)胞干質(zhì)量× 100

1.2.4.3 多糖含量的測(cè)定 采用苯酚-硫酸法測(cè)定多糖含量[14]。取1.2.1中預(yù)處理離心后的上清液,緩慢加入4倍體積乙醇,充分混合后離心取上清液,沸水浴30 min,冷卻至室溫后過(guò)濾,取上清為待測(cè)樣品。以葡萄糖為標(biāo)品建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,將0.1 g/L葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液按0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL加入試管中,再向各個(gè)試管中加蒸餾水至2 mL,加入1 mL的5%苯酚溶液和5 mL濃硫酸后沸水浴30 min后于490 nm處測(cè)定吸光度,繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0097x,R2=0.9984,線性范圍在0～1 mg/mL。以此方法測(cè)定酵母自溶前后溶液中多糖含量。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 8.5軟件作圖,Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 時(shí)間對(duì)酵母自溶的影響 酵母細(xì)胞自溶死亡之后胞內(nèi)的水解酶系才能發(fā)揮作用,因此細(xì)胞的自溶需要一定的時(shí)間[15]。由圖1可知,氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率隨時(shí)間的增加逐漸升高,在20 h時(shí)兩者均達(dá)到最大值,隨后氨基酸態(tài)氮含量有所下降,細(xì)胞內(nèi)容物溶出率基本維持不變,因此細(xì)胞自溶的最佳時(shí)間為20 h。

圖1 時(shí)間對(duì)酵母自溶的影響Fig.1 Effect of time on yeast autolysis

2.1.2 pH對(duì)酵母自溶的影響 自溶過(guò)程是在其內(nèi)源酶的作用下進(jìn)行的,細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境pH直接影響到內(nèi)源酶的活性大小,并誘導(dǎo)細(xì)胞代謝紊亂,引發(fā)酵母細(xì)胞自溶[16]。圖2所示,當(dāng)pH為4～5時(shí),氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率隨pH的升高而增加;pH為5時(shí),氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率均為最高,之后隨pH升高反而降低,可能是pH過(guò)高抑制了酵母細(xì)胞內(nèi)源酶的活性,故自溶最佳pH選擇5。

圖2 pH對(duì)酵母自溶的影響Fig.2 Effect of pH on yeast autolysis

2.1.3 溫度對(duì)酵母自溶的影響 溫度對(duì)于細(xì)胞自溶也有一定程度的影響。由圖3可看出,隨著溫度的增加,55 ℃時(shí)氨基酸態(tài)氮和溶出率達(dá)到最大值,可能是溫度影響了酵母內(nèi)源酶的活性,同時(shí)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,破壞細(xì)胞器的完整性,導(dǎo)致酵母自溶[16]。故選擇細(xì)胞自溶的最佳溫度為55 ℃。

圖3 溫度對(duì)酵母自溶的影響Fig.3 Effect of temperature on yeast autolysis

2.1.4 NaCl添加量對(duì)酵母自溶的影響 在酵母自溶過(guò)程中添加一定濃度的NaCl可以改變細(xì)胞滲透壓,當(dāng)NaCl濃度達(dá)到一定程度時(shí)可加速細(xì)胞質(zhì)的水解作用,促進(jìn)酵母細(xì)胞自溶[17]。從圖4中可知,氨基酸態(tài)氮含量和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率隨NaCl添加濃度的增加均有上升,當(dāng)添加量為3%時(shí)兩者達(dá)到最大值,氨基酸態(tài)氮含量最高為9.81 g/L,細(xì)胞內(nèi)容物溶出率為43.45%,隨后開始下降,可能是NaCl濃度過(guò)高抑制了細(xì)胞內(nèi)源酶的活性,導(dǎo)致其隨著NaCl濃度的增加反而開始降低[13]。故NaCl的添加量最佳為3%。

圖4 NaCl添加量對(duì)酵母自溶的影響Fig.4 Effect of NaCl addition on yeast autolysis

2.1.5β-葡聚糖酶添加量對(duì)酵母自溶的影響 影響酵母細(xì)胞自溶的一個(gè)主要原因是其堅(jiān)固的細(xì)胞壁,細(xì)胞壁主要由β-葡聚糖構(gòu)成,因此添加一定濃度的β-葡聚糖酶有助于水解細(xì)胞壁中的β-葡聚糖,使細(xì)胞壁溶解引發(fā)酵母自溶[18]。由圖5可知,隨著酶添加量的增加,氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率逐漸增加,在0%～0.3%濃度范圍內(nèi),兩者隨濃度的增加而上升;在0.3%～0.9%時(shí)氨基酸態(tài)氮增加平緩,在0.5%時(shí)達(dá)到最大為11.11 g/L,隨后保持基本不變,而細(xì)胞內(nèi)容物溶出率當(dāng)β-葡聚糖添加量在0.3%～0.7%時(shí),隨著添加量的增加反而下降,在0.3%處達(dá)到最大值為45.45%。從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮,選擇β-葡聚糖酶的最佳添加量為0.3%。

圖5 β-葡聚糖酶添加量對(duì)酵母自溶的影響Fig.5 Effect of β-glucanas addition on yeast autolysis

2.1.6 木瓜蛋白酶對(duì)酵母自溶的影響 外加蛋白酶可以降解酵母細(xì)胞壁和細(xì)胞膜表面的蛋白,增大細(xì)胞壁孔隙,并將細(xì)胞內(nèi)的大分子蛋白水解為可以通過(guò)孔隙的小肽和氨基酸,溶進(jìn)自溶液中。研究顯示。以木瓜蛋白酶的降解效果最好[19]。由圖6可知,添加木瓜蛋白酶組氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率均高于對(duì)照組,當(dāng)添加量在0%～0.6%時(shí),氨基酸態(tài)氮和細(xì)胞內(nèi)容物溶出率隨酶的添加量增大而增加,在0.9%時(shí)氨基酸態(tài)氮達(dá)12.34 g/L,隨后保持基本不變,當(dāng)添加量為0.6%時(shí)細(xì)胞內(nèi)容物溶出率為47.88%?？紤]到實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益故木瓜蛋白酶的最佳添加量為0.6%。

圖6 木瓜蛋白酶添加量對(duì)酵母自溶的影響Fig.6 Effect of papain addition on yeast autolysis

2.2響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析,選擇對(duì)酵母細(xì)胞自溶的影響較為顯著的自溶時(shí)間(A)、溫度(B)、pH(C),在所選促溶劑中木瓜蛋白酶的效果最為顯著,因此另選擇木瓜蛋白酶添加量(D)為考察因素,由前期預(yù)實(shí)驗(yàn)知,相比于細(xì)胞內(nèi)容物溶出率,自溶液中氨基酸態(tài)氮含量能較好利用CCD模型進(jìn)行模擬,因此以3次測(cè)得的氨基酸態(tài)氮的平均值為響應(yīng)值,進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),結(jié)果如表2所示。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Experimental design and corresponding results for response surface analysis

根據(jù)軟件Design-Expert 8.0.6利用回歸法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到時(shí)間(A)、溫度(B)、pH(C)和木瓜蛋白酶添加量(D)4個(gè)因素對(duì)氨基酸態(tài)氮(Y)的表征編碼方程如下:Y=14.51+0.52A-0.2013B+0.032C+0.26D+0.12AB+0.32AC+0.082AD-0.11BC-0.31BD-0.086CD-0.52A2-0.52B2-0.48C2-0.35D2

由表3可知,模型p<0.0001,表明該方程誤差小,模型極顯著,能夠用此方程來(lái)代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分析結(jié)果,決定因素R2=0.922,表明響應(yīng)值氨基酸態(tài)氮實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間有較高的擬合度,該模型能夠反映響應(yīng)值變化。其中失擬項(xiàng)p>0.05,失擬不顯著該模型可靠。時(shí)間(A)對(duì)氨基酸態(tài)氮影響極顯著,溫度(B)、木瓜蛋白酶含量(D)對(duì)其影響顯著,pH(C)對(duì)其影響不顯著。時(shí)間與pH的交互作用(AC)對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響顯著,溫度與木瓜蛋白酶添加量的交互作用(BD)對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響顯著,時(shí)間的二次項(xiàng)(A2)、溫度的二次項(xiàng)(B2)、pH的二次項(xiàng)(C2)、木瓜蛋白酶添加量的二次項(xiàng)(D2)對(duì)擬合方程結(jié)果有極顯著的影響。

2.2.2 響應(yīng)面分析 圖7～圖12直觀給出了各個(gè)因子間的交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖,響應(yīng)面坡度直接反應(yīng)兩者交互作用的顯著性,坡度越陡則兩者交互作用越顯著。等高線也反應(yīng)了兩個(gè)因素交互作用的大小,越接近橢圓表示兩者交互作用越顯著,越接近圓形則反應(yīng)交互作用越不顯著。由圖7可知,隨著溫度和時(shí)間的增加,氨基酸態(tài)氮含量隨時(shí)間的增加先增加后降低,當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)影響酵母細(xì)胞內(nèi)源酶活力,其中響應(yīng)曲面較為平緩,等高線接近圓形,說(shuō)明兩者交互作用不顯著。由圖8可知,響應(yīng)曲面比較陡峭,表明兩者交互作用較為顯著,等高線沿時(shí)間方向較為密集,說(shuō)明時(shí)間對(duì)氨基酸態(tài)氮含量影響較為顯著,氨基酸態(tài)氮含量隨pH和時(shí)間的增加先增加后降低,說(shuō)明pH過(guò)高或自溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都不利于內(nèi)源酶的水解作用。

圖7 溫度與時(shí)間的交互作用對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響Fig.7 Effect of temperature and time on amino nitrogen

表3 回歸模型及方差分析Table 3 Analysis of variance of regression equation

圖8 pH與時(shí)間的交互作用對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響Fig.8 Effect of pH and time on amino nitrogen

注:**差異極顯著,p<0.01;*差異顯著,p<0.05。由圖9顯示的時(shí)間與木瓜蛋白酶的交互作用，可以看出,隨酶的添加量和時(shí)間的增加,氨基酸態(tài)氮含量先增加后降低,當(dāng)木瓜蛋白酶添加量為0.6%,自溶21 h后氨基酸態(tài)氮含量最高,等高線沿時(shí)間和木瓜蛋白酶含量方向均不密集,且接近圓形,說(shuō)明兩者交互作用不顯著;由圖10可知,隨著溫度和pH的繼續(xù)增加,氨基酸態(tài)氮含量反而逐漸減少,過(guò)高或過(guò)低的pH都有可能抑制內(nèi)源酶和木瓜蛋白酶的協(xié)同作用。響應(yīng)曲面較為平緩,等高線接近圓形說(shuō)明兩者交互作用不顯著。

圖9 木瓜蛋白酶與時(shí)間的交互作用對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響Fig.9 Effect of papain and time on amino nitrogen

圖10 pH與溫度交互作用對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響Fig.10 Effect of pH and temperature on amino nitrogen

由圖11可知,等高線呈橢圓,響應(yīng)曲面坡度較陡,說(shuō)明木瓜蛋白酶的添加量和溫度的交互作用對(duì)酵母自溶作用顯著。增加木瓜蛋白酶添加量和升高溫度都能使氨基酸態(tài)氮含量先增加后降低。由圖12可知,木瓜蛋白酶添加量和pH的響應(yīng)曲面較為平緩,等高線接近圓形,說(shuō)明兩者之間的交互作用不顯著,且對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響程度相近。

圖11 木瓜蛋白酶與溫度交互對(duì)氨基酸態(tài)氮的影響Fig.11 Effect of papain and temperature on amino nitrogen

圖12 木瓜蛋白酶添加量與pH交互對(duì)氨基酸態(tài)氮影響Fig.12 Effect of papain and pH on amino nitrogen

2.2.3 模型驗(yàn)證 用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行分析,得到自溶時(shí)間為22.6,溫度為53.5 ℃,pH為5.6,木瓜蛋白酶添加量為0.75%。考慮到實(shí)際操作中的可行性得到最優(yōu)工藝組合:自溶時(shí)間為23 h,溫度為54 ℃、pH為5.5、木瓜蛋白酶的添加量為0.8%;按照此參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得驗(yàn)證值為14.76 g/L,預(yù)測(cè)值為14.84 g/L,相對(duì)偏差為0.8%,與預(yù)測(cè)值較為接近。

邵偉等人添加NaCl和酶制劑酵母自溶后,自溶液中氨基酸態(tài)氮含量為5.92 g/L[20],陶興無(wú)采用添加復(fù)合酶方法對(duì)酵母進(jìn)行破壁,破壁后自溶液中氨基酸態(tài)氮含量比破壁前溶液中提升了11.6%[21]。曾俊華等用超聲法對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破壁,當(dāng)超聲頻率在24 Hz,時(shí)間13 min時(shí)破壁率為65%,自溶液中氨基酸態(tài)氮含量為8.82 g/L[22]。和文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果相比較,本實(shí)驗(yàn)中優(yōu)化的條件能較為有效的使酵母細(xì)胞破壁自溶。

2.3酵母自溶物中營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

酵母細(xì)胞自溶液中含有多種營(yíng)養(yǎng)成分,分別測(cè)定酵母細(xì)胞破壁前和破壁后溶液中的成分含量,結(jié)果見表4。

表4 自溶前后氨基酸氮和粗多糖含量測(cè)定Table 4 Amino nitrogen and polysaccharides before and after autolysis

由表4可知,酵母細(xì)胞破壁處理后氨基酸態(tài)氮提高了14.82%,粗多糖的含量提升了14.68%,說(shuō)明該方法對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞自溶釋放細(xì)胞內(nèi)溶物有一定效果。

3 結(jié)論

采用響應(yīng)面分析法對(duì)酵母自溶條件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,綜合考慮酵母自溶的實(shí)際操作性,最佳條件為自溶時(shí)間23 h、溫度54 ℃、pH5.5、木瓜蛋白酶的添加量為0.8%。在此條件下氨基酸態(tài)氮含量為14.76 g/L,比細(xì)胞破壁前提高了14.82%,粗多糖含量為7.03 mg/mL,比自溶前提高了14.68%。本研究以味精廢水為培養(yǎng)基成分之一培養(yǎng)酵母,實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源的二次利用,自溶工藝對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。酵母破壁后其中的功能性成分(核酸、核苷酸、小肽)對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)和免疫具有促進(jìn)作用[23],也為酵母自溶物作為動(dòng)物飼料提供了新的思路。

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OptimizationofDebaryomyceshanseniiautolysisconditionthroughwastewaterfrommonosodiumglutamate

YUYi1,2,CHENYuan2,LIQi2,ZHAOChen2,LIUYu-chun2,CHENXin1,ZHANGXiao-lin2,*

(1.Wuhan Polytechnic University Biology and Pharmaceutical Engineering,Wuhan 430000,China; 2.Academy of State Administration of Grain,Beijing 100037,China)

To optimize the cell autolysis processing ofDebaryomyceshanseniicultured in monosodium glutamate waste water,the response surface methodology was used in this study. The cell lysis rate was considered as response value of the response surface methodology,which was based on single factors experiment of time,temperature pH and cosolvent. The obtained optimal conditions were time 23 h,temperature 54 ℃,pH5.5,papain 0.8%.Under the condition,the content of amino acid nitrogen in the yeast cell lysis solution was 14.76 g/L,which was close to the predicted optimal value 14.84 g/L. The model was reliable and the strategy for optimization of yeast cell autolysis was feasible,which could be applicable for guiding production practices.

Debaryomyceshansenii;monosodium glutamate wastewater;autolysis;response surface optimization

2016-11-28

喻軼(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：微生物資源與應(yīng)用，E-mail：wuhanyuyi@126.com。

*通訊作者:張曉琳(1975-)，女，博士，研究員，研究方向:微生物資源開發(fā)，E-mail：zxl@chinagrain.org。

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金課題(ZX1504)。

TS201.2+5

:A

:1002-0306(2017)12-0140-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.026