米糠纖維床反應(yīng)器固定化發(fā)酵產(chǎn)丁酸的研究.pdf

1、丁酸在農(nóng)業(yè)、輕紡、食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)應(yīng)用廣泛。在飼料行業(yè)，丁酸鈉具有無污染、無有害殘留和獨(dú)特營養(yǎng)生理功能的特點(diǎn)，逐漸成為熱門的抗生素替代品之一。為降低發(fā)酵法生產(chǎn)丁酸的成本，使用廉價(jià)的飼料原料做載體是一種有效的選擇。本課題利用廉價(jià)的飼料原料作為固定化細(xì)胞的載體，構(gòu)建了新型的內(nèi)置式和外置式纖維床生物反應(yīng)器應(yīng)用于丁酸的生物發(fā)酵，開拓了一種新的思路。
　　對(duì)載體添加量、載體對(duì)丁酸鈉和酪丁酸梭菌的吸附進(jìn)行了研究，得到適宜的載體添加量為6

2、0 g/L，載體對(duì)丁酸鈉的吸附量為0.02-0.08 g/g，滿足飼料中丁酸鈉和米糠的添加比例。米糠對(duì)酪丁酸梭菌的吸附效果優(yōu)于麥麩，選擇米糠作為固定化細(xì)胞的載體。
　　將米糠作為固定化酪丁酸梭菌的載體，構(gòu)建了內(nèi)置式纖維床反應(yīng)器，應(yīng)用于固定化發(fā)酵產(chǎn)丁酸試驗(yàn)。以酪丁酸梭菌為發(fā)酵菌株，進(jìn)行了游離細(xì)胞和固定化細(xì)胞發(fā)酵比較。結(jié)果表明，固定化細(xì)胞分批發(fā)酵丁酸生產(chǎn)率為0.43 g/L/h，比游離分批發(fā)酵提高了38.71％。進(jìn)行了重復(fù)分批發(fā)酵，5

3、個(gè)批次的丁酸濃度平均值為21.22 g/L，丁酸生產(chǎn)率平均值為0.39 g/L/h，可以穩(wěn)定多批次運(yùn)行。固定化發(fā)酵后的米糠會(huì)吸附產(chǎn)物丁酸鈉，吸附量為0.054 g/g，這有利于將反應(yīng)后的米糠直接用來生產(chǎn)含丁酸鈉的飼料添加劑。
　　為了進(jìn)一步優(yōu)化米糠固定化酪丁酸梭菌發(fā)酵生產(chǎn)丁酸，構(gòu)建了米糠外置式纖維床反應(yīng)器。利用此反應(yīng)器固定化細(xì)胞分批發(fā)酵，丁酸的生產(chǎn)率為0.48 g/L/h，比游離分批發(fā)酵提高了55.21％。并進(jìn)行了重復(fù)分批發(fā)酵，8

4、個(gè)批次的丁酸濃度平均值為21.05 g/L，丁酸生產(chǎn)率平均值為0.40 g/L/h，米糠外置式纖維床反應(yīng)器可以穩(wěn)定生產(chǎn)丁酸。固定化發(fā)酵后的米糠同樣會(huì)吸附產(chǎn)物丁酸鈉，吸附量為0.105g/g，將反應(yīng)后的米糠進(jìn)行適當(dāng)稀釋后可直接用來生產(chǎn)含丁酸鈉的飼料添加劑。
　　設(shè)計(jì)并采用簡易的旋轉(zhuǎn)制粒法。分別以羧甲基纖維素鈉、阿拉伯樹膠和玉米淀粉作為粘合劑將經(jīng)過固定化發(fā)酵丁酸并吸附了一定量丁酸鈉的米糠載體進(jìn)一步制成含丁酸鈉的米糠顆粒飼料。3種粘合劑