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罗伊氏细菌素(reuterin)是一种天然的非蛋白类广谱抑菌物,能有效抑制革兰氏阴性菌、阳性菌、酵母菌、霉菌和原生动物的生长。微生物法合成的罗伊氏细菌素应用广泛,可用于健康治疗、食品工业和化工业。然而,目前利用微生物法合成罗伊氏细菌素的产量普遍小于170 mmol/L,不具备工业化生产的潜力。本文确立了罗伊氏乳杆菌(L.reuteri)产甘油脱水酶(GDHt)的发酵条件,优化了全细胞转化甘油生产罗伊氏细菌素的工艺,在提高罗伊氏细菌素产量的同时,降低了生产成本。以提高L.reuteri细胞内甘油脱水酶酶活为目的,以降低发酵培养基成本为方向,优化了发酵产酶的条件。实验结果显示,L.reuteri细胞内甘油脱水酶的酶活与菌龄有关,处于稳定期初期(26 h)的细胞,胞内酶活最大;培养基中一定的溶氧量有利于L.reuteri的生长,而氧含量过高会降低L.reuteri细胞内甘油脱水酶的酶活;乳糖是最佳碳源;利用价格低廉的玉米浆与酵母粉复配作为氮源,能保持较高酶活,同时降低培养基成本;培养基中添加一定浓度的K+和Mn2+能促进菌体的生长和产酶。最佳发酵条件为:乳糖20 g/L,玉米浆30 g/L,酵母粉4 g/L,K2HPO4 3 g/L,MnSO4 0.15 g/L,37℃下微氧发酵26 h。以提高全细胞转化甘油生产罗伊氏细菌素的产量为目的,通过单因素和正交实验确定最佳酶转化工艺。正交实验优化后的最佳工艺:甘油浓度400 mmol/L,接种量110 g湿重/L,酶转化时间2 h,温度30℃,pH 6.2,罗伊氏细菌素的产量可达到241.2±3.4 mmol/L。采用优化的发酵产酶和全细胞产罗伊氏细菌素工艺,在7.5 L发酵罐上放大生产,发酵18 h时甘油脱水酶酶活达到最高值2.81±0.12 U/mg,全细胞转化甘油2 h后,罗伊氏细菌素的平均产量达到309.9±7.0 mmol/L。细胞生产效率(0.313 g湿菌重/L/h)和罗伊氏细菌素的产量比优化前分别提高了58%和82%,发酵培养基成本则降低了43%。以提高细胞循环利用率为目的,优化了固定化生产罗伊氏细菌素的温度和固定化工艺。实验结果显示,活菌数降低是影响细胞重复利用率的一个重要因素,在低温条件(5℃和15℃)下,罗伊氏乳杆菌耐受罗伊氏细菌素的能力增强,从而细胞存活率提高,有利于细胞循环利用。优化后的条件为:固定化细胞产罗伊氏细菌素的温度15℃,海藻酸钠浓度2%,CaCl2浓度3%。利用优化后的条件生产,能显著提高细胞循环利用的能力,细胞循环使用5次后,罗伊氏细菌素的产量为第一次的50.2%。储藏实验显示,温度和pH会影响生物转化后粗品中罗伊氏细菌素的储藏稳定性。在pH 4.0~7.0和温度25~50℃的范围内,温度越高,pH值越大,保留率越低。在储藏的前期(20 d左右),pH比温度对稳定性影响更大,超过25 d之后,温度对稳定性的影响占主导因素。