補(bǔ)料分批發(fā)酵生產(chǎn)D-核糖的過程研究.pdf

1、D-核糖具有重要的生理功能,在食品和醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,目前其最主要的生產(chǎn)方法是微生物發(fā)酵法.針對國內(nèi)外D-核糖發(fā)酵的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,本文提出了評價誘變效果的新指標(biāo),并確定了最適誘變劑量;研究了初始碳氮源濃度和各操作條件對D-核糖發(fā)酵的影響并對其進(jìn)行了優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上著重研究了搖瓶和發(fā)酵罐中的補(bǔ)料工藝;最后建立了D-核糖補(bǔ)料分批發(fā)酵的動力學(xué)模型.1.D-核糖生產(chǎn)菌的紫外誘變表征及工藝.確定合適的誘變劑量是D-核糖生產(chǎn)菌紫外誘

2、變育種的一個重要原則,用傳統(tǒng)的評價指標(biāo)無法確定最適誘變劑量.提出新的評價指標(biāo)--平均正突變幅度,給出了其定義及計算方法,并將其應(yīng)用于D-核糖生產(chǎn)菌的紫外誘變中,得到在15W紫外燈、距離25cm條件下不同照射時間時的平均正突變幅度,并結(jié)合致死率曲線確定20s為最佳紫外照射時間.2.初始碳氮源濃度對D-核糖發(fā)酵的影響及搖瓶補(bǔ)料工藝.研究了初糖濃度對D-核糖發(fā)酵的影響,并確定了較為適宜的初糖濃度.針對底物抑制現(xiàn)象,研究了補(bǔ)糖工藝對D-核糖發(fā)酵

3、的影響,確定發(fā)酵24h后補(bǔ)加50g/L的葡萄糖為較優(yōu)的補(bǔ)糖工藝,在此工藝條件下D-核糖產(chǎn)量可提高48.3﹪.研究了氮源和初始氮源濃度對D-核糖發(fā)酵的影響,在此基礎(chǔ)上對搖瓶中補(bǔ)加氮源工藝進(jìn)行了研究,確定了較優(yōu)的補(bǔ)加氮源的工藝為:發(fā)酵60h后補(bǔ)加3g/L的硫酸銨,在此工藝條件下D-核糖產(chǎn)量可提高8.2﹪.3.操作條件對發(fā)酵罐中D-核糖發(fā)酵的影響及其優(yōu)化.通過單因素實(shí)驗研究操作條件對發(fā)酵罐中D-核糖發(fā)酵的影響,得到了不同溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速和

4、溶氧下的菌體生長、葡萄糖消耗和D-核糖生成曲線,結(jié)果表明攪拌轉(zhuǎn)速對D-核糖發(fā)酵影響最大.綜合考慮D-核糖產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度,確定了較優(yōu)的操作條件為:通氣量0.082m<'3>/h,罐壓0.02MPa,培養(yǎng)溫度36℃,不控制pH,攪拌轉(zhuǎn)速700r/min.在此條件下,D-核糖產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度分別為47.89g/L、0.3193g/g和0.8869 g·L<'-1>·h<'-1>.4.發(fā)酵罐中D-核糖的補(bǔ)料分批發(fā)酵.研究了補(bǔ)料時間

5、、補(bǔ)料成分、結(jié)合兩段控制的補(bǔ)料和補(bǔ)料方式對D-核糖發(fā)酵的影響,確定了D-核糖補(bǔ)料分批發(fā)酵的較優(yōu)工藝條件為:通氣量0.082m<'3>/h,罐壓0.02MPa,培養(yǎng)溫度36℃,發(fā)酵25h前攪拌轉(zhuǎn)速為900r/min,25h后攪拌轉(zhuǎn)速為700r/min,采用間歇遞減流加方式,發(fā)酵到30h,開始每隔5h流加濃度為800g/L的葡萄糖補(bǔ)料液,共流加3次,每次分別為50mL、40mL和30mL.在此工藝條件下,發(fā)酵時間為50h,最終D-核糖產(chǎn)量、

6、殘?zhí)菨舛?、轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度分別為61.97g/L、33g/L、0.3146g/g和1.239 g·L<'-1>·h<'-1>.5.D-核糖補(bǔ)料分批發(fā)酵的動力學(xué).建立了D-核糖補(bǔ)料分批發(fā)酵的菌體生長、產(chǎn)物生成和底物消耗的動力學(xué)模型,確定了模型參數(shù),模型計算值與實(shí)驗值基本吻合,模型能較好的反映發(fā)酵過程.模型分析表明,發(fā)酵15h以前是菌體大量積累的階段,葡萄糖的消耗主要用于菌體生長;發(fā)酵15h以后是D-核糖大量生成的階段,葡萄糖的消耗主要用于