针对生物传感器法测定果汁中乙醇质量浓度易受电化学活性物质干扰的问题,通过制备乙醇辅助酶电极,使工作酶电极和辅助酶电极协同工作,构建了一种新型的乙醇检测系统,实现了乙醇含量快速准确的检测。结果表明,该检测系统用于果汁乙醇质量浓度检测时,稳定性好、结果准确,抗干扰能力强。重复测定的相对标准偏差为0.80%;加标回收率为99.10%~101.10 %;葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、Ca2+、过氧化氢酶以及电化学活性物质维生素C等干扰物存在的情况下,乙醇测定结果不受影响;与国标法、气相色谱法相比较,差异不明显(P>0.05)。该方法操作简单、成本低廉且准确度高,能够满足低成本要求的实际生产要求。
为准确、快捷地掌握乳酸菌发酵过程中主要参数的变化情况,通过KRH-BI0300型发酵罐控制系统、细胞密度监测系统、SHP8400PM过程气体质谱分析仪、生物传感分析仪等多种发酵过程分析检测手段,对乳酸发酵过程中乳酸菌活细胞数、尾气成分、葡萄糖及乳酸含量的变化情况进行测定。结果表明,应用多种现代化分析检测手段可以快速、精确地掌握乳酸菌发酵过程参数变化情况。该研究为乳酸菌发酵过程的优化控制及规模工业化奠定了基础。
不同比生长速率控制条件下毕赤酵母代谢流流向不同,从而导致产酶量的不同。为了得到毕赤酵母发酵生产植酸酶的最适比生长速率,对毕赤酵母工程菌50 L发酵生产植酸酶的工艺条件进行了研究。结果表明,通过调节甲醇的流加速度,控制菌体比生长速率为0.02 h-1,发酵结束时,植酸酶酶活17 445 U/mL,比对照提高69.7 %,该比生长速率对发酵生产植酸酶最有利。
为研究影响植酸酶酵母工程菌的产酶因素,利用摇瓶发酵对毕赤酵母工程菌产植酸酶的最佳甲醇诱导量、诱导时间等因素进行实验分析。结果显示,残留甘油、甲醇浓度、诱导培养时间对植酸酶生产具有重要影响,其中甘油残留会使植酸酶分泌时间延迟,1.5% 甲醇具有最佳诱导效果,在第2天酶活可以达到约1 100 U/mL,低浓度甲醇诱导产酶缓慢积累,而高浓度甲醇对菌体产生毒害。该研究为进一步优化植酸酶工程菌高密度发酵工艺奠定了基础。
为了提高毕赤酵母工程菌(Mut+)植酸酶的表达量,对毕赤酵母工程菌50 L发酵生产植酸酶的工艺条件进行了研究。结果表明,通过流加葡萄糖提高菌体湿重到300 g/L,随后停止流加,溶氧回升后流加甲醇开始诱导,最终发酵结束时,植酸酶酶活达到21 666 U/mL,比对照提高12.9%,该诱导湿重有利于发酵生产植酸酶。
为了对玉米酶法浸泡过程中的生化参数进行控制,采用生物传感器对浸泡工艺过程的乳酸、葡萄糖、还原糖进行适时检测,并与滴定法、碘量法、费林试剂法进行比较。结果表明,生物传感器与传统方法检测结果相差不大,但是响应速度快、结果准确、测试成本低,且样品不需要复杂的预处理就可以直接测定。
黄曲霉毒素与其氧化酶接触时会发生氧化还原反应,产生过氧化氢及其他产物。本研究采用酶电极生物传感器,将黄曲霉毒素氧化酶固定在醋酸纤维素载体膜上,制备电流型电化学酶电极。在SBA流动注射分析仪器上安装黄曲霉毒素氧化酶电极,检测黄曲霉毒素含量。结果表明,黄曲霉毒素酶电极对黄曲霉毒素具有良好的响应特征,测定精密度(RSD)为1.20%(n=10),线性范围为0 ~100 μg/L(R2=0.999 6),加标回收率为96%~102.4%。因此,本研究建立的酶电极分析法可用于玉米中黄曲霉毒素B1的检测。
基于发酵过程自动优化控制的需求,研制了发酵过程生物传感器在线自动取样分析系统。给出了在线分析系统的分析原理及其结构组成,详细介绍了自动取样、样品稀释及生物传感器信号处理的方法。系统可以实现对葡萄糖、乳酸和谷氨酸等重要生化参数的自动取样分析,并把分析结果通过485接口或4~20 mA模拟接口发送到发酵控制器,为发酵控制提供生化分析数据。用葡萄糖标准样品作为发酵液对实验样机进行了测试,结果表明在线分析系统具有较高的分析精度,可以满足发酵过程分析的需求。
从玉米浆中筛选出耐50 ℃高温的嗜热乳酸菌,绘制其生长曲线和产酸曲线。然后以10%的接种量接入玉米浸泡水中,研究嗜热乳酸菌对玉米浸泡效果的影响。结果表明,嗜热乳酸菌发酵液可有效提高玉米的吸水率和淀粉得率,玉米吸水饱和所需要的时间由传统工艺的20 h缩短为10 h,淀粉得率由传统工艺的59.22%提高到63.23%。
甘油是重要的工业原料,在国防、化工、油漆、食品、日化、医药、农药及生物制品等领域有着广泛的应用,对发酵产品产量的控制、柴油的质量控制、化妆品的保鲜性及冷冻血液处理后的可用性等具有重要的作用。本文综述了高碘酸氧化法、Cu2+比色法和酶催化反应分光光度法等近年来测定甘油含量方法的应用进展,认为甘油测定方法的未来发展趋势是传统检测技术与新纳米材料、新检测技术的融合,应进一步提高对甘油检测的专一性、灵敏性,实现甘油含量检测的仪器化、自动化、微型化以及快速化,并借助互联网和云技术,实现对甘油含量的连续、遥控、实时与在线监测。
采用乳酸菌发酵法对荞麦粉进行改性研究。结果表明,经乳酸菌发酵后,荞麦粉的谷蛋白溶胀指数最高增加了83.8%,保水力和溶解度分别增加了1.7倍和1.4倍;发酵后荞麦粉中可溶性葡萄糖和还原糖质量分数分别增加了46.0 %、35.9 %,淀粉和总糖质量分数有一定程度降低。乳酸菌发酵改善了荞麦粉的延展性、透明度和吸水力等加工性能,使其咀嚼性、弹性等食用品质明显提升。