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以啤酒酵母为酶源,催化—磷酸腺苷(AMP)生成三磷酸腺苷(ATP),是最有工业前景的ATP生产方法之一。该方法目前存在的问题主要有:如何稳定细胞质量,优化生产工艺和提高规模效应。本文针对存在的问题,利用从啤酒厂生产现场取回的啤酒酵母,对影响酵母发酵制取ATP的反应条件、酵母代数、酵母通透性等问题进行了较深入的探讨和试验研究,同时,利用活性炭和离子交换树脂对发酵液进行了粗分离和精制,对后提取工艺进行了系统研究,最后,对ATP生产体系进行了环境评价。 通过正交设计,对影响发酵工艺的葡萄糖浓度、磷酸盐浓度、AMP含量、发酵液pH值、反应时间和反应温度进行了考察,并进一步研究了酵母用量、镁离子浓度和搅拌速度对发酵的影响,确定了用于ATP生产的最佳工艺条件为:葡萄糖浓度150mmol.L-1;磷酸盐浓度200mmol.L-1;AMP用量20g.L-1;发酵液pH为8.0;反应时间4h;反应温度35℃;酵母用量50g.L-1;硫酸镁浓度15mmol.L-1;搅拌速率为75rpm。 同时,比较了不同代数啤酒酵母和不同储存天数啤酒酵母的ATP生产活性,以及不同通透化处理方式对酵母生产活性的影响。结果表明,前发酵的第一、二代酵母生产活性较高;酵母泥直接用于发酵时,需要冰冻储存一段时间才能使用,储存时间在第5至第10天之间时,酵母的生产活性较好,丙酮处理过的酵母生产活性最高,AMP转化率能达到89%。 在活性炭对发酵液的粗分离工艺中,对不同型号活性炭进行了筛选,广西人学仙]学位论义 川」’呐丫们十,人/厂仑*,(并考察了上活性炭柱的发酵液PH值。浓度和上桩流速对活性炭吸附性能的影响,并讨论了洗脱液流速和洗脱液配比对分离效果的影响。归纳出活性炭分离部分的适宜工艺条件为:上柱液叫为3,浓129·厂,上桩流速0.09BV.m i n’,洗脱 液最佳酉卜:氨水:95%乙醇:蒸馏 水为 2:5:3 体积比),洗脱流速为 0.23BV·m i n’。 采用离子交换树脂从粗提液中分离提耿ATP,对不同型号树脂进行筛选,并考察了上桩腋浓度,PH值和上桩流速对吸附的影响,较适宜的上桩工艺为:上桩液浓度 15n·L,nH为 8.0,流速 0.07BV.m i n’,采用两套洗脱系统H l/Nao和 HAc/NaAc洗脱分离,变换其中洗脱液酉卜,对离子交换桩进行分步洗脱,最后得到比较好的分离效果,适宜的洗脱工艺条件为:0.01 mmo.L、HAc/0.07mmo.L’NaAc 洗脱出 洲P;0.16mmol.L’HAc/0.36mmol.L NaAc洗脱ADP;0.25mmol.L’HCI/0.75mmol.L" NaCI 洗月ATP,洗脱流速 0.旧BV.m i n’。产品的紫外波长扫描图谱、红外光谱、高效液相色谱均与标准品的图谱一致。 对ATP生产过程的环境影响进行了简要评价,并提出一系列初步处理建议,为将来的清洁生产打下基础。