纳豆芽孢杆菌固态发酵罗非鱼下脚料过程相关参数变化及产脂肽动力学

为了探明发酵参数与脂肽生成间的关系,实验以罗非鱼下脚料为主要基质接种纳豆芽孢杆菌,控制一定条件在三角瓶中进行固态发酵,测定发酵过程中菌体量、基质的温度、pH、水分含量、生物酶活性、蛋白含量及水解度和抗菌脂肽生成量;通过数学拟合建立底物消耗、菌体生长、脂肽生成的动力学模型,并分析各参数与脂肽生成和蛋白水解间的关系及其变化规律。结果显示,在下脚料固态基质中生长曲线为典型的S型,最大生长速率μm为0.2355×10~8 cfu/h,48 h菌体处于最大生长量,通过动力学模型拟合,符合Logistic模型。脂肽的生成趋势和菌体生长基本一致。同样符合Logistic模型,最大生成量为7.30 g/kg,最大生成速率为0.1112 g/h。在菌体生长过程中,基质中的蛋白酶活性在前期呈直线上升的趋势,48 h达到最高30 304.56 U/g,随后迅速下降。在菌体生长前60 h,基质中的粗蛋白含量呈直线下降,最终水解度达26.26%,蛋白消耗动力学模型符合物料衡算理论模型。发酵过程中,基质的温度、pH和水分会发生小幅波动。研究表明,脂肽生成和菌体生长是偶联型;蛋白酶是同步合成型,蛋白酶产量可以为后续二步酶解制备小肽提供充足酶源;建立的动力学模型拟合度好,可以用于描述发酵过程和脂肽生成规律。本研究为利用罗非鱼下脚料固态发酵生产抗菌脂肽和营养小肽复合型活性肽工业化生产调控提供了重要的理论依据。