米根霉高密度半連續(xù)發(fā)酵L-乳酸初步研究.pdf

1、微生物的高密度半連續(xù)發(fā)酵，可以有效提高菌體的發(fā)酵密度和發(fā)酵液的體積產(chǎn)率，從而縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。本文通過對(duì)米根霉菌株的高密度培養(yǎng)與半連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸效果的研究，探索適于高密度半連續(xù)發(fā)酵的培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件，確定補(bǔ)料分批法高密度培養(yǎng)米根霉的最佳方式與參數(shù)，同時(shí)對(duì)米根霉高密度半連續(xù)發(fā)酵的產(chǎn)酸強(qiáng)度及其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究，建立發(fā)酵過程動(dòng)力學(xué)模型。具體結(jié)論如下： (1)通過單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)合正交試驗(yàn)的方法，確定發(fā)酵培養(yǎng)基組成主要參

2、數(shù)為：葡萄糖160g/L，(NH4)2SO46 g/L，NaH2PO40.150g/L，KH2PO40.150g/L，MgSO4·7HEO0.25g/L，ZnSO4·7H2O0.22g/L；操作條件為：接種量5％，裝液量75ml/250ml，接種時(shí)間為24h，發(fā)酵溫度32℃，搖床轉(zhuǎn)速200r/min時(shí)，首批發(fā)酵的米根霉生物量可達(dá)到12.503g/L。 (2)研究了恒速流加、變速流加和葡萄糖濃度反饋流加等方式對(duì)發(fā)酵過程中米根霉菌體

3、生物量累積的影響情況，結(jié)果表明以葡萄糖濃度反饋流加方式最佳；通過對(duì)補(bǔ)料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定出碳源為葡萄糖160g/L，補(bǔ)料葡萄糖與硫酸銨質(zhì)量比為20:1，補(bǔ)料時(shí)間24h-60h；采用基于葡萄糖濃度的反饋流加方式，在15L發(fā)酵罐中初始裝液7L，控制溫度32℃，轉(zhuǎn)速200r/min，每升發(fā)酵液通氣量為2L/min時(shí)，乳酸產(chǎn)量為117g/L，生物量可達(dá)到18.54g/L，比分批培養(yǎng)提高了91.9％。 (3)通過對(duì)米根霉高密度半連續(xù)產(chǎn)酸效

4、率的考察獲得了發(fā)酵最佳方式和不同階段的培養(yǎng)基組成。采用葡萄糖濃度反饋流加進(jìn)行第一批次發(fā)酵，提高菌體生物量；從第2至第5批次補(bǔ)入II號(hào)培養(yǎng)基以繼續(xù)累積生物量，培養(yǎng)基組成為：葡萄糖100g/L，(NH4)2SO44g/L，KH2PO40.150g/L，MgSO4·7H2O0.22g/L，ZnSO4·7H2O0.33g/L；從第6批次開始，補(bǔ)加I號(hào)培養(yǎng)基以提高產(chǎn)酸，培養(yǎng)基組成為葡萄糖100g/L，(NH4)2SO42g/L，KH2PO40.1

5、0g/L，MgSO4·7H2O0.22g/L，ZnSO4·7H2O0.33g/L。發(fā)酵15批次，平均產(chǎn)酸強(qiáng)度為3.045g/(L·h)，高于分批發(fā)酵的1.23g/(L·h)。 (4)建立的米根霉高密度發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的發(fā)酵過程動(dòng)力學(xué)模型為： 微生物生長模型：dx/dt=0.1408(1-X/18.76)X 乳酸生成模型：dp/dt=6.0967(dx/dt)+0.0106X 驗(yàn)證結(jié)果表明，該動(dòng)力學(xué)模型能夠較