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苹果酸作为一种重要的有机酸,被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。目前,苹果酸的生产主要以石化原料进行化学合成而制得,随着石油等不可再生资源的日益枯竭,利用绿色、安全的生物转化法制备有机酸将成为必然。小麦麸皮是面粉加工过程中的主要副产物,富含碳水化合物、蛋白质、维生素等多种物质,将麸皮经微生物发酵制备有机酸,可有效提高其利用率和附加值。本文采用稀酸水解小麦麸皮制备可发酵性糖液,在对曲霉CICC40365利用木糖发酵产L-苹果酸特性研究的基础上,探索麸皮水解液为底物发酵产L-苹果酸的效果,通过发酵工艺条件优化提高产酸量。主要研究结果如下。 (1)正交试验获得稀酸水解制备可发酵性糖的最佳工艺参数:酸浓度3％,反应时间60min,反应温度120℃,料液比1:12,该条件下的水解液糖浓度达到45.27±0.81g/L。其中,木糖34.95±0.47g/L,葡萄糖9.31±0.66g/L,其他单糖为1.02±0.38g/L。 (2)对小麦麸皮水解液脱毒效果的考察结果表明,活性炭是较好的吸附剂,较优的脱毒条件为:活性炭添加量5%,时间60min,温度35℃,此条件下的多酚去除率达到93.4%,糠醛去除率91.5%,还原糖损失率11.7%。 (3)在单因素试验的基础上,响应面试验设计优化得到曲霉CICC40365发酵木糖产L-苹果酸的最优培养基配方组成:木糖100g/L、硫酸锰0.14 g/L、硫酸亚铁0.08g/L、酵母粉3.0g/L、硫酸铵2.0g/L、硫酸镁0.2g/L,磷酸氢二钾0.1g/L、碳酸钙80g/L,L-苹果酸产量为53.58±0.37g/L。通过对发酵条件的考察,得到较优的发酵条件为:接种量8%(v/v),摇瓶装液量60ml/250ml,摇床转速170r/min,发酵周期8天,发酵温度32℃,该条件下 L-苹果酸产量55.47±0.63g/L。 (4)在对曲霉 CICC40365木糖代谢途径的初步研究中发现,木酮糖激酶(XK)为该菌株木糖代谢过程中的一种重要酶,Mg2+、Mn2+对木酮糖激酶有明显的激活作用,XK的激活可提高该菌株木糖代谢能力,并相应地增加 L-苹果酸的产量。 (5)响应面试验设计获得曲霉CICC40365利用麸皮水解液发酵产L-苹果酸的最适培养基组成:(NH4)2SO41.37g/L、CaCO368.15g/L、MgSO40.20g/L、K2HPO40.07g/L、MnSO40.10g/L、糖浓度120 g/L、FeSO40.05g/L、酵母浸粉3g/L、KH2PO40.1g/L,该条件下L-苹果酸产量41.62±0.50g/L,较培养基优化前提高了32.4%;较优发酵条件条件为:曲霉接种量8%( v/v),摇瓶装液量50ml/250ml,摇床转速170r/min,发酵周期8天,发酵温度32℃,该条件下L-苹果酸产量45.47±0.71g/L。