微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶分批補(bǔ)料發(fā)酵及動(dòng)力學(xué)模型的研究.pdf

1、本文以實(shí)驗(yàn)室保藏的茂原鏈輪絲菌(Streptoverticilliummobaraense)為研究菌株，主要從以下幾個(gè)方面研究：通過搖瓶發(fā)酵優(yōu)化培養(yǎng)基，得出適宜工業(yè)化生產(chǎn)的培養(yǎng)基配方。然后在該培養(yǎng)基配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行搖瓶分批補(bǔ)料發(fā)酵試驗(yàn)，確定最佳補(bǔ)料方案。根據(jù)搖瓶實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討10L發(fā)酵罐的分批補(bǔ)料發(fā)酵策略，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室的發(fā)酵體系，建立了一個(gè)MTG分批發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)模型，為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。得到如下結(jié)果：

2、 1.適宜工業(yè)化生產(chǎn)的培養(yǎng)基配方：可溶性淀粉：0.5％，葡萄糖：2.0％，酵母膏：0.5％，豆餅粉水解物：2.0％，硫酸銨：0.3％，硫酸鎂：0.2％，磷酸氫二鉀：0.2％，磷酸鎂：1.0％，pH7.4。 2.進(jìn)行搖瓶分批補(bǔ)料發(fā)酵時(shí)，補(bǔ)料的最佳碳源是葡萄糖，葡萄糖補(bǔ)料最佳時(shí)間為發(fā)酵24h，最佳濃度為1.0％。1.0％的葡萄糖分兩等份在12h和24h補(bǔ)加時(shí)能最大限度的提高M(jìn)TG產(chǎn)量，其酶活5.56u·ml-1比對(duì)照4.6u·ml-

3、1高出20.87％，也高于24h一次性投加1.0％的葡萄糖的酶活5.12u·ml-1。氮源補(bǔ)料時(shí)，不論是有機(jī)氮源還是無機(jī)氮源都沒能起到提高酶活的效果。 3.控制發(fā)酵環(huán)境的pH值，從8h開始以不同速率進(jìn)行流加補(bǔ)料，結(jié)果表明，低的葡萄糖流加速率(0.01L·h-1和0.02L·h-1)相對(duì)于高的流加速率(0.03L·h-1和0.04L·h-1)對(duì)微生物細(xì)胞的生長、MTG的合成以及底物的利用均有利。其中，0.01L·h-1的葡萄糖流加

4、速率的菌體干重和酶活分別達(dá)到23.5g·L-1和5.28u·ml-1，與控制pH值的分批發(fā)酵過程相比，菌體干重提高了8.05％，酶活提高了30.05％。 4.對(duì)MTG分批發(fā)酵建立了包括三個(gè)動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)學(xué)模型茂原鏈輪絲菌的生長動(dòng)力學(xué)方程： rx=0.123SX/(0.9761X+S)產(chǎn)物生成的動(dòng)力學(xué)方程：rp=0.147rx+0.0018X底物消耗的動(dòng)力學(xué)方程：rs=-(rx/1.07+rp/248.51+0.0038X