以豆渣为原料固态发酵生产核黄素

以豆渣为原料固态发酵生产核黄素南开大学本科生创新科研计划-----“百项工程”申请项目2009年4月项目团队项目组成员：揭晶闵白瑜项目负责人：张渺指导教师：宋存江教授汇报内容一、立项依据项目实施目的和意义主要参考文献二、项目实施方案项目实施的内容、方法、技术路线拟解决的关键问题和实现方法项目实施进度和安排三、预期成果四、经费预算核黄素又名维生素B2，化学结构是一个核糖醇侧链的异咯嗪的衍生物,为橙黄色结晶，有苦味，是人体必需的水溶性维生素。一、立项依据1.项目实施目的和意义其形成的辅酶是许多氧化酶系统不可缺少的组成部分，在生物氧化过程中参与氢的传递，促进碳水化合物、蛋白质、脂肪以及核酸的代谢，尤其是对上皮细胞的不断更新和皮肤黏膜的新陈代谢起着促进作用。核黄素缺乏可以引起体内多种代谢障碍。核黄素的生产方法主要有4种：植物体抽提法、化学合成法、微生物发酵法和半发酵半合成法。与其它方法相比，微生物发酵法属于生物化学过程，无毒安全、转化率高、成本低、生产速度快、产品纯度高、易于自动化控制，因而发展前景十分广阔，日益受到世界核黄素生产商的青睐。目前利用微生物发酵法大规模工业生产核黄素主要采用液体深层发酵方法。固体发酵方法研究较少。在核黄素固体发酵生产的原料中，豆渣是加工大豆制品的副产物，具有丰富的营养价值。采用豆渣生产核黄素不仅效价高，而且原料来源广泛，价格便宜且能提高大豆的利用价值，并能实现豆渣废弃物的资源化利用。从发酵液中提取核黄素的方法主要有重金属盐沉淀法、Morehouse法、酸溶法和碱溶法。目前工业生产中大多采用酸溶法。酸溶法提取核黄素的能耗较大，经一次溶解、结晶获得的核黄素纯度只有60%～70%。本实验采用碱溶法提取核黄素，经二次分离结晶，最终获得的成品纯度可达到92.6%，总收益率可达80%。碱溶法提取核黄素不仅收益率高,而且能耗低。2.主要参考文献[1]项昭保,戴传云,朱蠡庆.核黄素生理生化特征及其功能[J],食品研究与开发,2004,25(6),90-95.[2]宋德贵,卫军,杨生玉.利用豆渣黄浆水发酵生产核黄素的研究[J],广西工学院学报，2005,16(4),73-77.[3]陈佩林,赵春.微生物发酵产核黄素研究进展[J],畜牧与兽医,2005,37(4),54-56.[4]汪多仁.维生素B2的开发与应用,发酵科技通讯,2008,37(3),31-33.[5]李标,戴传云,赵宏伟,王伯初,唐坤.低强度超声波刺激对阿氏假囊酵母细胞次生代谢的影响,生物技术通讯,2005,16(3)，271-273.[6]宋辉,班睿.ribR基因在产核黄素枯草芽胞杆菌中的组成型表达2007,40(6),71-76.1.项目实施的内容、方法、技术路线本研究旨在采用大豆饮料（豆浆）所产生的废弃物---豆渣为原料，采用固态发酵的方法，制备维生素B2(核黄素)。在生产维生素B2的同时，实现豆渣废弃物的资源化利用。（1）技术路线如下：二、项目实施方案（2）研究内容：①通过上述技术路线研究最佳发酵温度、最佳发酵pH值和最佳发酵时间；②通过上述技术路线研究发酵过程中最佳的发酵添加诱导物和生长因子；③通过上述技术路线研究该工艺的其他影响因素包括接种量、摇瓶时间等。（3）具体方法：①所用菌种为阿氏假囊酵母(Ecemotheciumashbyii)②种子培养基：100%麦芽汁，pH6.5，糖度7波美，115℃灭菌20min。③发酵培养基：干豆渣15g（小米面4.5g麸皮4.5g玉米糁3g），水45ml，pH6.0，经121℃灭菌30min。④培养：将阿氏假囊酵母菌种接种到种子培养液中,于28℃转速为160r/min的摇床振荡培养2天。⑤发酵：取5ml种子液接种到发酵培养基，28℃培养13天，待测。⑥产物提取及检测：a.酸溶法：待测样品在105℃干燥至恒定后，精确称取0.015g，加3%稀释冰醋酸800ml，50℃～70℃加热溶解，冷却后加水定容至1000ml作为检液。用维生素B2标准品同上制作标准溶液，以水为参比溶液，用723型分光光度计在波长445nm处测量检液的吸光度AT及标准溶液的吸光度AS之后，立即向两种溶液中加亚硫酸氢钠0.0200g，充分混合，脱色，测定此二液的吸光度AT′及AS′，依据下式可求出核黄素的含量。操作在遮光容器中进行。b.碱溶法：在碱性条件下，核黄素的稳定性较差，必须避光操作，分离时间应尽可能短。加入碱液溶解核黄素，调节pH为11.4左右，充分搅拌，溶解时间不超过5min，避免局部pH值过高。温度低于35℃；离心，取上清；加入适量的氧化剂(如过氧化氢等)，使核黄素处于氧化态，有利于核黄素的稳定，比较方便的方法是通入经适当过滤的干净空气，使溶液中的氧。（1）固态发酵生产维生素B2（核黄素）的关键问题是发酵物料中的核黄素产量低，课题组拟采用在发酵物料中添加生长因子或前体的方法来解决此问题。（2）固态发酵不同于液体发酵，既要保证微生物发酵所需的湿度，又要保证物料的松散以达到供氧的目的。课题组拟采用的方法是：先确立固态发酵物的最低含水量，在实施发酵中适当地补加水分，在保持物料含水量的同时，保证物料的通氧。2.拟解决的关键问题和实现方法2009年04月--2009年09月建立基本固态发酵的路线，检测方法的试测；研究最佳发酵温度、最佳发酵pH值和最佳发酵时间；2009年10月--2010年03月研究固态发酵素的接种量、固态发酵的摇瓶时间间隔等；研究固态发酵最佳的发酵添加诱导物和生长因子；总结，专利申报等。3.项目实施进度和安排1.申请中国发明专利1项；发表论文1篇；2.建立豆渣为原料固态发酵生产核黄素的工艺技术路线；确立最佳发酵时间、最佳发酵温度、最佳发酵pH值、最佳前体、最佳诱导物等因素；3.达到以豆渣为原料，进行固态发酵生产，核黄素占发酵物料10%以上的目标。三、预期成果预算科目支出项目金额实验业务费无----实验材料费购置化学试剂、培养基成分、固体发酵瓶等4,800元图书资料费复印费、图书、资料等200元其他无----合计5,000元四、经费预算THANKYOU