賀小賢，胡瑾，魏潔茹，劉望，宇文亞煥

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

基于微囊細(xì)胞耦合發(fā)酵生產(chǎn)Nisin泡沫分離條件的研究

賀小賢，胡瑾，魏潔茹，劉望，宇文亞煥

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

研究嗜熱乳鏈球菌（Streptococcus thermophilus）6032海藻酸鹽-殼聚糖-海藻酸鹽（ACA）液芯微囊細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)Nisin泡沫分離的影響因素，探索最佳分離條件。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以Nisin富集比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)對(duì)泡沫分離Nisin的條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，通氣速率和泡沫層高度是影響分離效果的顯著因素。為獲得較多的Nisin，且不影響發(fā)酵，同時(shí)兼顧分離效果，確定最佳分離條件為：分離pH值為6，泡沫層高11 cm，通氣速率為0.15 L/min，分離時(shí)間60 min。在該最佳條件下，Nisin回收率為83.89%，Nisin富集比為8.4，細(xì)胞富集比為0.221。

嗜熱鏈球菌；微囊細(xì)胞；ACA液芯；Nisin；泡沫分離

嗜熱乳鏈球菌（Streptococcus thermophilus）6032 ACA液芯微囊細(xì)胞具有發(fā)酵生產(chǎn)Nisin的能力。Nisin的生產(chǎn)效率除與微囊細(xì)胞特征、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成有關(guān)外，更重要的是提取和分離的效果。Nisin是一種小分子多肽物質(zhì)，許多學(xué)者對(duì)其分離進(jìn)行研究，胡濱等[1]對(duì)陽離子交換樹脂D113吸附、解吸Nisin的特性進(jìn)行了研究，并進(jìn)一步研究了其吸附的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。徐浩等[2]對(duì)吸附分離耦合發(fā)酵進(jìn)行研究，在發(fā)酵過程中加入樹脂，提高乳鏈菌素效價(jià)達(dá)54%。彭光杰[3]研究不同類型樹脂動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的吸附效果，并對(duì)樹脂類型進(jìn)行篩選，吸附率可達(dá)70%。劉立毅等[4]不僅從5種樹脂中篩選出性能較好的HZM-3樹脂用于吸附Nisin Z，且Nisin總回收率可達(dá)到71.39%。郭凱敏等[5]對(duì)補(bǔ)料發(fā)酵泡沫分離進(jìn)行研究。劉偉[6]對(duì)發(fā)酵泡沫耦合生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，均提高了Nisin的總效價(jià)，同時(shí)研究了Ca2+和乙醇對(duì)耦合發(fā)酵的影響。結(jié)果表明，Ca2+可刺激菌體從而提高Nisin生產(chǎn)能力。劉云菲等[7]研究了氣速、溫度、分布器孔徑對(duì)空氣泡沫分離Nisin的影響，結(jié)果表明隨著通氣速度的增加，Nisin的富集率減低，失活嚴(yán)重，回收的情況則反之。薛建偉等[8]對(duì)CO2分離Nisin進(jìn)行了研究，表明在裝液量為800 mL、氣速為100 mL/min、pH 2.5的條件下，與空氣泡沫分離相比，CO2泡沫分離的收率高了14%，富集比高了1.5，分離時(shí)間縮短1 h。NICORESCU I等[9-10]研究顯示，pH、離子強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)類物質(zhì)分離有影響。這些研究均基于游離細(xì)胞的發(fā)酵，而對(duì)嗜熱乳鏈球菌ACA液芯微囊細(xì)胞發(fā)酵泡沫分離研究報(bào)道較少?；诖?，本研究在嗜熱乳鏈球菌（Streptococcus thermophilus）6032液芯微囊發(fā)酵的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以細(xì)胞富集比、Nisin的富集比、Nisin回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)泡沫分離的條件進(jìn)行優(yōu)化，目的是提高分離微囊細(xì)胞耦合發(fā)酵生產(chǎn)Nisin的收率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

嗜熱乳鏈球菌（Streptococcus thermophilus）6032海藻酸鹽-殼聚糖-海藻酸鹽（alginate-chitosan-alginate，ACA）液芯微囊、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）：本實(shí)驗(yàn)室保存并制備。

MRS培養(yǎng)基：酪蛋白胨10 g/L，牛肉粉10 g/L，酵母浸粉5 g/L，葡萄糖5 g/L，乙酸鈉5 g/L，檸檬酸氫二銨2 g/L，吐溫80 1 mL/L，K2HPO42 g/L，MgSO4·7H2O 0.02 g/L，MnSO4·H2O 0.05 g/L，瓊脂粉15 g/L，蒸餾水1 L，pH 6.8。

效價(jià)檢測(cè)菌發(fā)酵培養(yǎng)基：酪蛋白胨10g/L，牛肉粉10 g/L，酵母浸粉5 g/L，葡萄糖5 g/L，乙酸鈉5 g/L，檸檬酸氫二銨2g/L，吐溫80 1 mL/L，K2HPO42 g/L，MgSO4·7H2O 0.02 g/L，MnSO4·H2O 0.05 g/L，蒸餾水1 L，pH 6.8。

效價(jià)檢測(cè)培養(yǎng)基：組分同效價(jià)檢測(cè)菌發(fā)酵培養(yǎng)基，加瓊脂粉15 g/L，pH 6.8。

蛋白胨、葡萄糖、酵母浸粉、瓊脂粉、磷酸氫二鈉、氯化鈉等（均為生化試劑或分析純）：北京奧博星生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HL-2恒流泵：上海馳唐電子有限公司；pH-3C酸度計(jì)：上?？祪x儀器有限公司；VD650HD超凈工作臺(tái)：上海蘇凈實(shí)業(yè)有限公司；YP3102電子天平：上海光正醫(yī)療器械有限公司；YXQ-SG46-280SA電熱壓力蒸汽滅菌器：上海中安電子信息科技有限公司；空氣壓縮機(jī)：廣東海利有限公司；MJ-250生化培養(yǎng)箱：鄭州宏朗儀器設(shè)備有限公司；SZK-750光柵分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 種子培養(yǎng)

將活化菌種接入經(jīng)高壓滅菌后的種子培養(yǎng)基中，在35℃條件下，培養(yǎng)12 h，菌體濃度為6.7×109CFU/mL。

1.3.2 ACA液芯微膠囊的制備及發(fā)酵

ACA液芯微囊發(fā)酵生產(chǎn)Nisin，按文獻(xiàn)[11]進(jìn)行。將制備好的乳酸菌ACA液芯微囊，以接種量5.0%接入到滅菌好的一定pH值發(fā)酵培養(yǎng)基中，放入培養(yǎng)箱，在一定溫度下培養(yǎng)一定時(shí)間。

1.3.3 泡沫分離方法

（1）泡沫產(chǎn)生方式的研究

方式I：通過向發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液中通入無菌空氣產(chǎn)生泡沫并對(duì)其進(jìn)行收集，再分別測(cè)定發(fā)酵原液、泡沫分離液、剩余殘液的效價(jià)。

方式II：通過向發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液中流加飽和的NaHCO3溶液，利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物乳酸等酸性物質(zhì)與其發(fā)生反應(yīng)，生成CO2氣體，收集CO2泡沫并測(cè)量其效價(jià)。

比較方式I和方式II兩種方法的富集比、回收率的大小。

（2）泡沫分離條件優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

在泡沫層高度為10 cm，分離時(shí)間為60 min，分離溫度為34℃，pH值為5，通氣速率為0.15 L/min的基礎(chǔ)上，對(duì)分離溫度（28～38℃）、泡沫層高度（7～12 cm）、分離時(shí)間（30～90 min）、pH（3～7）和通氣速率（0.10～0.40 L/min）進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分析各因素對(duì)泡沫分離Nisin的影響。

（3）泡沫分離條件的優(yōu)化正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)pH（A）、泡沫層高（B）、通氣速率（C）和分離時(shí)間（D）進(jìn)行4因素3水平L9（34）正交試驗(yàn)，測(cè)定Nisin回收率、Nisin富集比、細(xì)胞富集比，確定泡沫分離的最佳條件。

表1 泡沫分離條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for foam separation conditions optimization

1.3.4 分析測(cè)定方法

Nisin效價(jià)測(cè)定方法：瓊脂擴(kuò)散法[12-13]；吸光度值OD600nm的測(cè)量：分光光度法；細(xì)胞生物量的測(cè)定：將樣品的細(xì)胞干質(zhì)量（x）和與其相應(yīng)的OD600nm值（y）作圖，擬合得到一條直線，獲得直線回歸方程為：y=6.070x+0.017 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.996。

對(duì)發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液進(jìn)行泡沫分離，以Nisin富集比（E）、Nisin回收率（R）和細(xì)胞富集比（C）對(duì)泡沫分離的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)并表征，其計(jì)算公式如下：

式中：Cf為泡沫液中的Nisin效價(jià)，IU/mL；Ct為發(fā)酵液中剩余的Nisin效價(jià)，IU/mL；CT為原發(fā)酵液中Nisin的效價(jià)，IU/mL；Vf為收集的泡沫液體積，mL；Vt為剩余發(fā)酵液的體積，mL；350為原發(fā)酵液的體積，mL；Cfcell為泡沫液中的細(xì)胞濃度，CFU/mL；Ctcell為細(xì)胞發(fā)酵液中的細(xì)胞濃度，CFU/mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡沫產(chǎn)生方式的研究

2.1.1 對(duì)兩種起泡方式比較分析

起泡方式的不同，會(huì)對(duì)微囊細(xì)胞耦合發(fā)酵生產(chǎn)Nisin產(chǎn)生影響，也對(duì)泡沫分離Nisin的效果有很大的影響，故需要選擇合適的起泡方式。不同起泡方式產(chǎn)生泡沫的性能以及分離的效果，結(jié)果見表2，不同起泡方式下產(chǎn)生的泡沫的抑菌圈情況，結(jié)果見圖1。

表2 兩種泡沫分離效果的比較Table 2 Comparison of two kinds of foam separation effect

圖1 不同情況下Nisin的抑菌圈比較Fig.1 Comparison of inhibition zone of Nisin under different conditions

由表2和圖1可知，起泡方式II的泡沫更穩(wěn)定性、Nisin的富集比、Nisin回收率以及效價(jià)（抑菌圈的直徑與Nisin效價(jià)的對(duì)數(shù)值成正比關(guān)系，所以抑菌圈的直徑越大，Nisin的效價(jià)越大）均高于方式I，但起泡較慢。為了使發(fā)酵系統(tǒng)有足夠的泡沫溢出，達(dá)到泡沫分離Nisin的效果，通入NaHCO3溶液的時(shí)間相對(duì)要較長(zhǎng)一些，這樣大量的CO2不能及時(shí)溢出會(huì)容易造成氣封，不利于菌體生長(zhǎng)繁殖和代謝，影響發(fā)酵，且長(zhǎng)時(shí)間通入NaHCO3飽和溶液，發(fā)酵液體積過大不適于耦合生產(chǎn)。方式I雖然效果差一些，但是考慮無菌空氣對(duì)發(fā)酵液的化學(xué)性質(zhì)影響較小，而且無菌空氣來源方便，綜合考慮，采用通入無菌空氣的起泡方式，有利于發(fā)酵的正常進(jìn)行，更適于耦合發(fā)酵。

2.1.2 通入空氣對(duì)微囊發(fā)酵的影響

為了考察空氣對(duì)微囊細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)Nisin的影響，在發(fā)酵pH值控制為6.0時(shí)，不同時(shí)期通入一定量的無菌空氣。試驗(yàn)從發(fā)酵的第4小時(shí)開始至第20小時(shí)（Nisin的效價(jià)最高時(shí)），每隔2 h、以氣速為0.05 L/min，通氣5 min。從第10小時(shí)開始每隔2 h取樣，并對(duì)起泡分離液中的Nisin的效價(jià)進(jìn)行檢測(cè)，與不通氣狀態(tài)相比，結(jié)果見圖2。

圖2 通氣與不通氣時(shí)微囊化發(fā)酵Nisin的比較Fig.2 Comparison of microcapsule fermentation of Nisin in aeration and stuffiness

由圖2可知，發(fā)酵時(shí)間在10～30 h時(shí)，通氣和不通氣兩種情況下Nisin的效價(jià)變化趨勢(shì)基本相同。在10～20 h時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)物處于迅速的積累時(shí)期；在發(fā)酵時(shí)間＞20 h后，Nisin效價(jià)趨于穩(wěn)定。與不通氣發(fā)酵相比，通氣發(fā)酵時(shí)，微囊細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生的Nisin效價(jià)略高一些，表明通入一定量的空氣對(duì)微囊細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)Nisin沒有不利的影響，適量的空氣對(duì)Nisin效價(jià)的提高有一定的促進(jìn)作用。因此，間歇通入一定量的無菌空氣，可以達(dá)到泡沫分離的效果。

2.2 不同因素對(duì)Nisin泡沫分離效果的影響

2.2.1 分離溫度對(duì)Nisin泡沫分離的影響

分離溫度對(duì)泡沫分離Nisin具有一定的影響。發(fā)酵液的黏度影響泡沫的性能，隨著分離溫度的增加，溶液的黏度降低，Nisin在泡沫中的吸附阻力下降，加上分子的熱運(yùn)動(dòng)，吸附率會(huì)加快，同時(shí)，又使Nisin分子間的親和力下降，導(dǎo)致泡沫不穩(wěn)定、破裂、富集液體積下降，進(jìn)而影響泡沫的性能。所以，分離溫度越高，氣泡越大，液膜厚度變薄，泡沫液體積分率相對(duì)減少，持氣率相對(duì)增加，Nisin富集比增加，但分離溫度過高，泡沫的穩(wěn)定性降低，容易破裂，難以實(shí)現(xiàn)在線分離Nisin且對(duì)菌體細(xì)胞生長(zhǎng)不利。不同分離溫度的泡沫分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 分離溫度對(duì)Nisin泡沫分離的影響Fig.3 Effect of separation temperature on Nisin foam separation

由圖3可知，分離溫度在28～38℃時(shí)，隨著分離溫度的升高，Nisin的富集比增大；Nisin回收率在28～34℃時(shí)，回收率緩慢下降，在分離溫度＞34℃時(shí)，回收率急劇下降；菌體細(xì)胞富集比隨著溫度的升高，先減少后增大，在分離溫度為34℃時(shí)，細(xì)胞富集比最小，泡沫將細(xì)胞微囊?guī)С霭l(fā)酵體系的量最少，有利于細(xì)胞微囊持續(xù)發(fā)酵。此外，考慮到耦合發(fā)酵生產(chǎn)Nisin時(shí)，發(fā)酵與分離同時(shí)進(jìn)行，分離溫度不僅影響Nisin的分離效果，更會(huì)影響菌體細(xì)胞的生長(zhǎng)。因此，確定最佳分離溫度為34℃。

2.2.2 泡沫層高對(duì)Nisin泡沫分離的影響

泡沫層高度對(duì)泡沫分離的影響，主要是通過改變泡沫停留時(shí)間、泡沫排水量，進(jìn)而對(duì)富集比和回收率產(chǎn)生影響[14]。泡沫層高度高，使其含水量減少，富集比增大，但回收率減小；反之泡沫層高度低，其含水量大，富集比較少，回收率增大，但起不到較好的分離效果。泡沫層高對(duì)泡沫分離發(fā)酵液中Nisin的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 泡沫層高對(duì)Nisin泡沫分離的影響Fig.4 Effectof foam layer height on Nisin foam separation

由圖4可知，泡沫層高度在7～12 cm時(shí)，隨著泡沫層高度的增加，Nisin富集比一直增大；泡沫層高度在7～10 cm，Nisin回收率隨著泡沫層高度的增加而增大，并在泡沫層高度為10 cm時(shí)，Nisin回收率達(dá)到最大值，泡沫層高度＞10 cm之后，Nisin回收率也隨之下降；而細(xì)胞富集比隨著泡沫層高度的增加而下降，可能是泡沫層越高泡沫壁越薄，不利于微囊細(xì)胞吸附，降低微囊細(xì)胞離開發(fā)酵體系的比率，利于其持續(xù)發(fā)酵。因此，選擇最佳的泡沫層高度為10 cm。

2.2.3 分離時(shí)間對(duì)Nisin泡沫分離的影響

分離時(shí)間對(duì)泡沫分離的影響主要是通過改變泡沫液的體積而影響泡沫分離的效果。分離時(shí)間長(zhǎng)，Nisin回收率高；但同時(shí)會(huì)使溶氧量增大，對(duì)菌體細(xì)胞微囊的影響可能會(huì)越大。反之，分離時(shí)間短，Nisin回收率低。泡沫分離時(shí)間對(duì)分離效果的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 分離時(shí)間對(duì)Nisin泡沫分離的影響Fig.5 Effect of separation time on Nisin foam separation

由圖5可知，分離時(shí)間在30～90 min時(shí)，隨著泡沫分離時(shí)間的延長(zhǎng)，Nisin的富集比降低；而Nisin回收率在分離時(shí)間30～90 min內(nèi)先增加后下降，并在第60分鐘時(shí)有最大值出現(xiàn)；同時(shí)微囊細(xì)胞的富集比在分離時(shí)間30～90 min內(nèi)，隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增大，可能的原因是隨著發(fā)酵液中Nisin濃度的較少，起泡性較差，泡沫量越少，微囊菌體細(xì)胞被帶出的速度和量較少。因此，選擇最優(yōu)的分離時(shí)間為60 min。

2.2.4 pH對(duì)Nisin泡沫分離的影響

pH值影響Nisin泡沫分離的效果，當(dāng)pH接近Nisin的等電點(diǎn)時(shí)，泡沫對(duì)Nisin的吸附作用越強(qiáng)[15]。pH變化可改變發(fā)酵液體系中的離子強(qiáng)度，進(jìn)而影響發(fā)酵體系的表面張力和泡沫的穩(wěn)定性。所以對(duì)pH進(jìn)行研究，對(duì)微囊細(xì)胞發(fā)酵泡沫分離Nisin有一定的意義。pH影響分離效果的試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 pH對(duì)Nisin泡沫分離的影響Fig.6 Effect of pH on Nisin foam separation

由圖6可知，pH值為3～7時(shí)，隨著pH增大，Nisin的富集比也隨著增大，當(dāng)pH值越大，Nisin在發(fā)酵液中的溶解度越小，越利于其吸附在泡沫上；對(duì)Nisin回收率而言，隨著pH值的增大，先呈上升趨勢(shì)后又下降，并在pH值為6.0時(shí)，Nisin回收率最大；細(xì)胞富集比與pH值的變化成反比，在pH值為6.0時(shí)，細(xì)胞富集比為最小，這個(gè)pH正好是嗜熱乳鏈球菌6032的ACA微囊細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖的最適pH值。因此，確定最佳的泡沫分離pH值為6。

2.2.5 通氣速率對(duì)Nisin泡沫分離的影響

通氣速率對(duì)微囊細(xì)胞的破損、Nisin的富集比和回收率都會(huì)產(chǎn)生影響。通氣速率大，雖可縮短分離時(shí)間，減少發(fā)酵液中Nisin的濃度，提高回收率，但泡沫含水量增加，會(huì)使得Nisin富集比有所降低，同時(shí)較大的通氣速率，會(huì)將更多的微囊細(xì)胞帶出發(fā)酵體系，分離液中細(xì)胞富集比增大，不利于后續(xù)的發(fā)酵生產(chǎn)。通氣速率小，雖然不易將細(xì)胞微囊?guī)С霭l(fā)酵體系，利于持續(xù)的發(fā)酵生產(chǎn)，Nisin富集比增大，但是發(fā)酵液中Nisin的濃度相對(duì)增大，回收率較低。通氣速率對(duì)分離效果的試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

由圖7可知，通氣速率在0.10～0.40 L/min時(shí)，隨著通氣速率的增大，Nisin富集比減少，Nisin回收率緩慢增加；但對(duì)菌體細(xì)胞富集比，在通氣速率0.10～0.15L/min時(shí)，細(xì)胞富集比不變，通氣速率＞0.15L/min之后，通氣速率的增加，細(xì)胞富集比迅速增大。因此，選擇最適的通氣速率為0.15 L/min。

圖7 通氣速率對(duì)Nisin泡沫分離的影響Fig.7 Effect of aeration rate on Nisin foam separation

2.3 正交試驗(yàn)法優(yōu)化Nisin泡沫分離條件

在固定泡沫分離溫度34℃的條件下，根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化泡沫分離的適宜條件，以pH（A）、泡沫層高（B）、通氣速率（C）和分離時(shí)間（D）為試驗(yàn)因子，每個(gè)因素取3個(gè)水平，以Nisin的富集比為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 泡沫分離條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for foam separation conditions optimization

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3得知，以Nisin的富集比作為考察指標(biāo)，4個(gè)因素影響的主次順序?yàn)橥馑俾剩–）＞泡沫層高（B）＞分離時(shí)間（D）＞pH值（A），從均值獲得較好的組合為A2B3C2D2，在此最佳分離條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到回收率為83.89%、Nisin富集比為8.4、細(xì)胞富集比為0.221。由表4可知，泡沫層高和通氣速率為對(duì)結(jié)果影響顯著（P＜0.05），pH和分離時(shí)間對(duì)結(jié)果影響不顯著（P＞0.05）。

3 結(jié)論

作為一種具有起泡性能良好的肽類物質(zhì)Nisin，可以通過泡沫分離法進(jìn)行在線分離?？紤]耦合發(fā)酵的實(shí)際情況，方式I更適合于泡沫分離技術(shù)產(chǎn)生氣泡，即采用間歇通入無菌空氣產(chǎn)生氣泡，使發(fā)酵液中的Nisin被氣泡攜帶，隨著氣泡溢出，達(dá)到分離的效果。

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析以及方差分析，表明通氣速率和泡沫層高度是主要的影響因素，其他為次要影響因素?；隈詈习l(fā)酵的目的，以不影響發(fā)酵為原則，同時(shí)兼顧分離效果，選定合適泡沫分離條件為分離pH值為6，泡沫層高度為11 cm，通氣速率為0.15 L/min、分離時(shí)間為60 min，在該最佳條件下，Nisin回收率為83.89%，Nisin的富集比為8.4、細(xì)胞富集比為0.221。

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Optimization of foam separation conditions of Nisin production by coupling fermentation based on microcapsule cells

HE Xiaoxian,HU Jin,WEI Jieru,LIU Wang,YUWEN Yahuan
(School of Food and Biological Engineering,Shaanxi University of Science and Technology,Xi'an 710021,China)

The influence factors of Nisin foam separation by alginate-chitosan-alginate(ACA)liquid-core microcapsule cell ofStreptococcus thermophiles6032 and the optimal separation conditions were researched.On the basis of single factor experiments,using the Nisin enrichment ratio as the evaluation index,the conditions of Nisin foam separation were optimized by orthogonal experiments.The results showed that aeration rate and the foam layer height were the significant factors affecting separation effect.In order to obtain more Nisin but not affect the fermentation and good separation effect,the optimal separation conditions were separation pH 6,the foam layer height 11 cm,aeration rate 0.15 L/min,separation time 60 min. Under the optimal conditions,the recovery rate of Nisin was 83.89%,the Nisin enrichment ratio was 8.4,cell enrichment ratio was 0.221.

Streptococcus thermophilus;microcapsule cell;ACA liquid-core;Nisin;foam separation

TQ920.1

0254-5071（2016）11-0088-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.018

2016-07-28

陜西省教育廳自然科學(xué)專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（14JK1089）

賀小賢（1962-），女，教授，碩士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程、生物化工。