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甲壳素的微生物法制备及发酵液的利用研究

文献类型:学位论文

作者周忆
答辩日期2024-05-19
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院海洋研 究所
导师邢荣娥
关键词甲壳素,微生物法,虾壳,蟹壳,发酵液活性成分
学位名称理学硕士
其他题名Microbiological preparation of chitin and utilization of fermentation supernatants
英文摘要

甲壳素经过脱乙酰、降解等处理可得到壳聚糖及壳寡糖,具有抑菌、抗氧化、可生物降解及生物相容等多种生物活性,目前已广泛应用于食品、农业、生物医药等领域。作为壳聚糖等衍生物的源头材料,甲壳素的获取具有巨大的研究意义与价值。海洋甲壳类生物的外壳中富含甲壳素,以虾蟹壳为主的加工副产物多以废弃物的形式被倾倒或填埋,存在严重的环境污染与资源浪费。目前甲壳素的产业化提取方法为强酸强碱法,生产过程中不仅会产生大量废水,所得甲壳素也存在结构降解及均一性差等问题,因此,如何以绿色环保的方法高效获取甲壳素具有重要的研究意义。微生物法作为一种绿色提取方式,已经被证明可去除虾蟹壳等来源中的碳酸钙及蛋白质,获得结构破坏较小的甲壳素,同时得到富含多种活性物质的发酵液,可二次加工利用。目前大多数研究局限于从虾壳中提取甲壳素,因碳酸钙或蛋白质的脱除效率较低一直未实现规模化应用,且从蟹壳中提取甲壳素的相关研究较少,有关于微生物法的提取效果及产物性质的研究较为匮乏。

本研究采用微生物法,利用筛选得到的脱钙菌株植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum和脱蛋白菌株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),分别从虾壳及蟹壳中制备得到了纯度较高的甲壳素,并进一步探究了发酵液的活性成分及性质,以期为甲壳素的绿色制备提供参考。主要结果如下:

1.分别以虾(Litopenaeus vannamei)壳和蟹(Chionoecetes opilio)壳作为发酵底物,优化筛选得到的植物乳杆菌(L. plantarum, LA01)及铜绿假单胞菌(P. aeruginosa, PS01)的发酵条件,采用先接种PS01再接种LA01的发酵顺序可获得纯度较高的甲壳素,过程中仅在LA01发酵时添加葡萄糖,而未添加酵母粉等其他额外营养物质。发酵结果显示,虾壳甲壳素的脱钙率及脱蛋白率分别为96.92±0.07%78.46±1.29%,蟹壳甲壳素的脱钙率和脱蛋白率分别为97.55±0.15%73.49±0.25%。傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜及热重分析结果表明,采用微生物法所得的甲壳素表现出与商用甲壳素相似的结构及性质,说明所获得的微生物在发酵过程中的底物适用性较好。

2.对发酵液的成分及活性进行分析,结果表明:发酵液含有以乳酸为主的有机酸、氨基酸、总酚等多种活性物质,LA01发酵液中含有胞外多糖,其抗氧化活性显著高于PS01发酵液,并表现出普遍高于目前研究的抗氧化活性,说明该菌株发酵液具有较高的应用潜力。PS01发酵液的抑菌效果优于LA01发酵液,具有明显的抑制金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)活性,在发酵过程中可抑制杂菌的生长,维护发酵环境。

语种中文
目次

1绪论 1

1.1 背景 1

1.2 甲壳素研究现状 1

1.2.1 甲壳素及其衍生物概述及应用 1

1.2.2 甲壳素主要来源 4

1.2.3 甲壳素提取方法 6

1.3 发酵液成分及活性研究进展 11

1.4 选题意义与研究内容 12

2铜绿假单胞菌与植物乳杆菌发酵制备虾、蟹壳甲壳素 14

2.1 实验材料与仪器 14

2.1.1 主要试剂 14

2.1.2 主要实验仪器 15

2.1.3 虾蟹壳原料 15

2.2 实验方法 15

2.2.1 培养基配制 15

2.2.2 产酸菌株及产蛋白酶菌株的筛选 16

2.2.3 生长曲线测定 17

2.2.4 化学指标测定 17

2.2.5 脱钙率及脱蛋白率计算 18

2.2.6 发酵条件单因素优化 18

2.2.7 两步发酵法提取甲壳素 19

2.2.8 甲壳素结构分析 19

2.3 数据分析 20

2.4 实验结果 20

2.4.1 产酸菌株及产蛋白酶菌株的筛选结果 20

2.4.2 生长曲线测定结果 22

2.4.3 化学指标测定结果 22

2.4.4 发酵条件单因素优化结果 24

2.4.5 两步发酵法结果 28

2.4.6 甲壳素结构分析 31

2.4.7 讨论 37

本章小结 38

3微生物法所得发酵液主要成分及抑菌、抗氧化活性研究 40

3.1 实验材料与仪器 40

3.1.1 主要试剂 40

3.1.2 主要实验仪器 41

3.1.3 实验材料 41

3.2 实验方法 41

3.2.1 发酵液活性物质测定 41

3.2.2 发酵液活性检测 42

3.3 实验结果 43

3.3.1 发酵液活性物质测定结果 43

3.3.2 发酵液抑菌和抗氧化活性测定结果 45

3.4 讨论 48

本章小结 50

结论 51

创新点 52

参考文献 53

致谢 67

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果 68

 

 

源URL[http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/185229]  
专题海洋研究所_实验海洋生物学重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
周忆. 甲壳素的微生物法制备及发酵液的利用研究[D]. 中国科学院海洋研 究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:海洋研究所

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