[00761102]微生物发酵牛骨制备低分子量胶原多肽螯合钙

为综合开发利用畜禽骨骼资源，提高畜禽骨骼加工附加值，该文以牛骨为研究对象，针对从自然界筛选诱变的高效降解牛骨的菌株B.cereus MBL13-U作为发酵菌剂，研究将其应用于发酵牛骨粉制备新型功能性补钙产品-低分子量的胶原多肽螯合钙(BBCP-Ca)。主要研究内容与结果：将单菌种B.cereus MBL13-U用于牛骨粉发酵制备牛骨胶原多肽(BBCP)，确定了牛骨粉发酵的最佳条件为：接种量1%，pH值为6.0，骨素添加量为30.0g/L，温度为27℃，时间为42h，骨胶原蛋白的转化率约为43%。针对混合菌种(B.cereus MBL13-U+保加利亚乳杆菌)发酵牛骨素粉制备BBCP进行了研究。以多肽含量为指标，确定了最佳菌种配比：MBL13-U：Lb=1：1；培养基/蔗糖10.00g/L，牛骨素量30.00g/L和最佳发酵工艺条件为接种量2%，pH7.5，发酵温度37℃、发酵时间48h，骨胶原蛋白的转化率约为52%。结果表明混合菌种发酵效果优于单菌种发酵。为能指导生产，构建了混合菌种的发酵动力学模型。为了获得螯合钙能力强的BBCP，对混合菌种发酵制备的BBCP进行了超滤分离研究。以膜透过速率为指标，确定了四种超滤膜(截留分子量为10 kDa、6 kDa、4 kDa、2 kDa)在分离浓度为20g/L的BBCP时，膜的最佳操作参数范围。UF分离后发酵液中以2-4kDa的BBCP为主，占了总肽量59.71%。针对BBCP-Ca的螯合制备工艺条件进行研究。确定了钙源为牛骨钙，以螯合率和螯合物得率为指标，确定最佳螯合工艺参数：多肽/骨钙=4：1，pH为7.0，多肽浓度为40.0g/L，温度和时间分别为55℃和1.5h，无水乙醇/水=8：1。在此条件下，得到钙的螯合率为47.85±2.24%，螯合物得率为77.89±3.32%。对制备的BBCP-Ca理化性质和结构进行了探讨。通过理化测定，确定BBCP-Ca是一种多肽和钙的螯合物。通过MS、SEM、UV、IR等对其结构进行分析表明：BBCP-Ca的二级结构主要含有β-回折结构和无规则卷曲结构；富含Ca和P，至少含有5个级分成分的一种新型螯合物。该项目已获得授权的国家发明专利2项：“一种猪骨胶原多肽钙螯合补钙剂的制备方法”和“一种低分子量羊骨胶原多肽钙螯合物微胶囊的制备方法”；正申请国家发明专利1项：“一种牛肉味香精的制备方法”。该项目采用先进的生物降解骨蛋白的技术取代了传统热和酸分解法，可有效解决环境污染的问题，美化环境。研究为畜禽骨综合开发提供了新的途径，为骨骼蛋白的降解利用提供了理论依据和技术支持，达到了国内同类研究领先水平。相关成果已成功用于企业实际生产中，不仅为企业创造了良好的经济效益，而且促进了畜禽养殖业和骨骼加工业相结合的高新技术产业的发展。