米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的形態(tài)研究及其對發(fā)酵的影響.pdf

1、米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸過程中，菌體表現(xiàn)出多樣的形態(tài)，影響了發(fā)酵過程中傳質、溶氧等性能，致使發(fā)酵效率有很大不同。本文研究不同條件對米根霉發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的形態(tài)及發(fā)酵產(chǎn)率的影響：研究球狀和絮狀米根霉在發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸過程中流變學性質和溶氧特征；確定了球狀和絮狀米根霉重復間歇發(fā)酵補料培養(yǎng)基。并此基礎上，對比研究了兩種菌體重復間歇發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的發(fā)酵強度；同時對球狀米根霉和絮狀米根霉的動力學特性進行研究，建立發(fā)酵過程動力學模型。具體結論如下：

2、>　　 1.通過單因素試驗結合正交試驗的方法，確定兩種菌體發(fā)酵培養(yǎng)基組成及培養(yǎng)條件主要參數(shù)為：
　　 球狀米根霉培養(yǎng)基組成及培養(yǎng)條件：葡萄糖120 g/L，(NH4)2SO43.0g/L，KH2PO40.15 g/L，MgSO4·7H2O0.25 g/L，ZnSO4·7H2O0.25 g/L，NaH2PO40.15 g/L，CaCO360.0 g/L，發(fā)酵起始添加CaCO3，發(fā)酵溫度32℃，米根霉均為形態(tài)規(guī)則小球，L-乳酸產(chǎn)量

3、可達104.5 g/L，葡萄糖轉化率為87.08％。
　　 絮狀米根霉培養(yǎng)基組成及培養(yǎng)條件：葡萄糖120 g/L，(NH4)2SO43.0 g/L，KH2PO40.10 g/L，MgSO4·7H2O0.25 g/L，ZnSO4·7H2O0.05 g/L，NaH2PO40.25 g/L，CaCO360.0 g/L，發(fā)酵起始添加CaCO3，發(fā)酵溫度32℃，米根霉均為乳自色絮狀體，L-乳酸產(chǎn)量可達104.1 g/L，葡萄糖轉化率為86

4、.75％。
　　 2.研究了球狀米根霉和絮狀米根霉在發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸過程中兩種發(fā)酵液的流變學性質和溶氧特征。
　　 球狀米根霉發(fā)酵液在整個發(fā)酵過程中均為牛頓型流體，其最大表觀粘度為38.6mPa×s；而絮狀米根霉在發(fā)酵中期及后期其流體類型為假塑性流體，最大表觀粘度為108mPa×s。
　　 對比研究兩種形態(tài)發(fā)酵液臨界溶氧濃度和實際溶氧，對球狀米根霉和絮狀米根霉在發(fā)酵過程中的轉速和溶氧作出調整。調整后球狀米根霉和絮狀

5、米根霉實際溶氧值分別為50.5％和51.3％，比調整前分別高了7.7％和9.0％，產(chǎn)酸分別為104.95g/L和105.75g/L，比調整前分別高了4.15g/L和3.95g/L。
　　 3.運用響應曲面法對重復間歇發(fā)酵補料培養(yǎng)基進行了優(yōu)化。
　　 球狀米根霉重復間歇發(fā)酵補料培養(yǎng)基：葡萄糖90g/L，(NH4)2SO43.0g/L，KH2PO40.15g/L，MgSO4·7H2O0.34g/L，ZnSO4·7H2O0.2

6、0g/L；
　　 絮狀米根霉重復間歇發(fā)酵補料培養(yǎng)基：葡萄糖90g/L，(NH4)2SO43.0g/L，KH2PO40.15g/L，MgSO4·7H2O0.35g/L，ZnSO4·7H2O0.21g/L；
　　 重復間歇發(fā)酵批次中，球狀米根霉前6批產(chǎn)酸均保持在80.00g/L以上，葡萄糖轉化率高于88.89％，產(chǎn)酸速率最高可達到4.26 g·L-1·h-1，在第7批時產(chǎn)酸略有下降，為78.60g/L，葡萄糖轉化率87.30

7、％；絮狀米根霉前4批產(chǎn)酸可保持在80.00g/L以上，產(chǎn)酸速率最高可達4.07 g·L-1·h-1，在第5批時產(chǎn)酸開始下降，至第7批時產(chǎn)酸僅為70.20g/L，葡萄糖轉化率78.00％。
　　 4.通過發(fā)酵數(shù)據(jù)對動力學模型參數(shù)進行估算，建立了球狀米根霉和絮狀米根霉發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸過程動力學模型。
　　 球狀米根霉發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸過程動力學模型：
　　 微生物生長模型：dx/dt=0.1995(1-X/8.043)X<