双液相发酵体系氧传递过程分析

双液相发酵体系应用较广,但人们对该体系中氧传递机理的认识较为肤浅。本文综述了二十多年来前人对于双液相体系内氧传递问题的研究结果。较为深入地分析了双液相发酵体系内氧传递过程中存在的一些基本问题,并提出了双液相体系中氧传递过程的物理模型。     

添加氧载体提高泰乐菌素发酵的得率

通过添加氧载体（如正十二烷、全氟化碳等）,提高了发酵系统中的氧传递速度,从而促进了泰乐菌素的生物合成。当加入５％的正十二烷或全氟化碳,泰乐菌素的生成量分别提高１４％和８％;在加入正十二烷和全氟化碳的同时,再加入载体Ａｉｄ—ＰｌｕｓＭＬ—５０Ｄ,可使泰乐菌素的生成量分别提高１９％和２０％。     

衣康酸高产菌株的选育及发酵工艺研究

用多种诱变法对衣康酸产生菌原始菌株进行诱变,得到高产菌株16株,采用“正交试验-中心试验-正交试验”的策略优化培养基,对影响衣康酸生产的原料、水质等进行了研究。所得高产菌株生产适应性强,产酸水平为65g/100ml,残还原糖小于01g/100ml,摇床发酵周期小于96h,500L发酵罐发酵周期小于70h。     

添加氧载体提高泰乐菌素发酵的得率*

通过添加氧载体（如正十二烷、全氟化碳等）,提高了发酵系统中的氧传递速度,从而促进了泰乐菌素的生物合成。当加入５％的正十二烷或全氟化碳,泰乐菌素的生成量分别提高１４％和８％;在加入正十二烷和全氟化碳的同时,再加入载体Ａｉｄ—ＰｌｕｓＭＬ—５０Ｄ,可使泰乐菌素的生成量分别提高１９％和２０％。     

添加氧载体及表面活性剂对番茄红素发酵的影响

通过添加氧载体（正十二烷、正己烷、过氧化氰）,有效改善发酵体系中的氧传递速率,从而促进了三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的能力。实验结果表明,在第0d加入1．0％的正已烷、正十二烷时番茄红素的生成量分别提高了25．32％、72．84％,在第1d,添加50μL/100mL过氧化氢时番茄红素的生成量提高了40．35％,在加入正十二烷的同时,再加入表面活性剂Trilorl—x100,Tween20,Tween80,Span-20等,可使番茄红素的产量最多提高114．83％．     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成：添加豆油 0.5-5.0％ (w／v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到 2.98mg/L,对照组虾青素产率为 2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

液态烷烃氧载体对粘红酵母发酵产番茄红素的影响

研究正己烷、正十二烷、正十六烷3种液态烷烃作为氧载体对粘红酵母生长和番茄红素合成的影响,发现氧载体不仅使菌体生物量提高,同时使单位细胞的番茄红素产率增大,从而提高粘红酵母合成番茄红素的能力。3种液态烷烃中正十二烷作为氧载体效果较好,试验结果表明,在发酵第0 h时添加4%的正十二烷,细胞生物量达到16.49 g/L,番茄红素合成量达到42.32 mg/L分别比对照组提高了26.2%和50.17%。     

摇瓶的体积氧传递系数和氧通透率的测定

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸钠法测出摇瓶的体积氧传递系数和氧透过纱布层的通透率。以氧电极测其内外氧的分压降后,可以算出摇瓶表观体积氧传递系数(k_La)app及真实体积氧传递系数k_La,并进一步求出氧通透率。由实验得出：氧分压降低6．1％,氧传递系数增加一倍;在37c、220r／min、500m1摇瓶(内盛液50m1)8层纱布的氧通透率Pm=43．7moI／m²·h·arm;并且关联出摇瓶容积V、装液量VL、转速n、摄氏温度t之间的模型式：(k_La)_app=1．84×10^-7[t]1.8479·[n]2.3906.(VLV]-0.6360(kLa)=2．02×10^-7[t]1.8525·[n]2.39441·[VLV]-0.6370     

氧载体对L—天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物Ｌ天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物Ｌ天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用,实验表明,发酵基质中５％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了Ｌ天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高２１％左右     

氧载体对L-天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物L－天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物L－天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用．实验表明,发酵基质中5％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了L－天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高21％左右。     

一种确定体积氧传递系数kLa的简便方法

通过将稳态法和动态法结合起来,本文提出一种简便的计算Kla的方法,这种方法仅使用稳态法的公式和动态停止通气阶段的数据。由于引入相对溶氧浓度的概念,数据可直接从溶氧电极输出获得。本文方法的最大优点是避免了电极滞后的校正问题。实验结构表明本文方法比需要数值求导的Koizumi的方法更准确。     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成*

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加豆油 0.5-5.0%(w/v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到2.98mg/L,对照组虾青素产率为2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

添加氧载体及表面活性剂对番茄红素发酵的影响*

通过添加氧载体(正十二烷、正己烷、过氧化氢),有效改善发酵体系中的氧传递速率,从而促进了三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的能力。实验结果表明,在第0d加入1.0%的正己烷、正十二烷时番茄红素的生成量分别提高了25.32%、72.84%,在第1d,添加50μL/100mL过氧化氢时番茄红素的生成量提高了40.35%,在加入正十二烷的同时,再加入表面活性剂Triton-x100,Tween20,Tween80,Span-20等,可使番茄红素的产量最多提高114.83%。     

以摇瓶所得摄氧率为基准进行发酵放大

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸盐法测出摇瓶口纱布层氧通透率的基础上,在实际发酵情况下通过测定瓶内气、液相氧的变化得出其发酵过程中的摄氧率(OUR)及氧传递系数(K_La)。以特制摇瓶取得的菌体CUR为基准进行发酵过程和发酵罐的放大。通过质谱仪在线检测及采样分析,研究了3种不同供气流量及搅拌转速下的放大结果。摇瓶与发酵罐在菌体OUR、菌体产量方面吻合很好,而在整个放大过程中,发现摇瓶与发酵罐内的氧传递系数(K_La)、溶解氧(C_L)差异较大。     

双液相体系强化氧传递促进微生物油脂生产

文中通过添加氧载体正十二烷进行双液相发酵来提高发酵性丝孢酵母利用木薯淀粉水解液生产微生物油脂的产量。结果表明,在摇瓶发酵液中添加氧载体,能明显缓解发酵过程中的氧限制程度。在2 L发酵罐中添加1%正十二烷进行双液相高密度发酵,其发酵生物量和油脂产量分别达到101.2 g/L和50.28 g/L。气相色谱分析表明,添加了氧载体发酵的微生物油脂中含有更高的饱和脂肪酸含量。     

固定化细胞载体的选择及发酵酒精特性

本文报道了采用聚乙稀醇复合凝胶为包埋介质材料,通过物理和化学方法制成不同形状的凝胶载体。载体机械强度达40～60kg／cm2,在初糖为14．6％的玉米糖化醪中,发酵周期为30～35h,酒精含量体积比达9．0％。从生产实际出发,以降低成本为目的,经生产实验证明,空心载体为最佳选择,成功的为工业化生产酒精提供了优质的固定化细胞凝胶载体。     

衣康酸生产菌种的定向选育和产酸条件的研究

通过紫外线—高温复合诱变处理衣康酸生产菌株土曲霉构Aspergillus terreus As3.2811,用以琥珀酸为唯一碳源的选择性乎板定向筛选高产菌株,获得产酸率较其亲株提高了5倍以上的突变株。用正交试验的方法对突变株的适宜产酸条件进行了研究,通过分批补糖发酵可提高其产酸率高达39．92％。     

正十二烷强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成

对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加正十二烷(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加正十二烷 0.5-1.0%(w/v),虾青素产量随正十二烷添加量逐步提高,最高时达到3.0mg/L,对照组虾青素产率为2.15mg/L;当正十二烷浓度大于2%时,对虾青素的合成表现出明显抑制作用;而正十二烷的添加对细胞的干重没有表现出促进作用。因此虾青素产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。罐上实验结果表明,发酵开始后的12-24 h时段的溶氧水平对于虾青素的整个合成周期的合成活性至关重要,为发酵供氧进行分段控制提供了依据。根据法夫酵母虾青素合成活性与细胞呼吸活性之间的关系,推测法夫酵母合成虾青素过程对氧的依赖可能与柠檬酸生产菌有着相似的机制。     

氧载体、表面活性剂及H2O2对L-phe发酵影响的研究

用添加氧载体(油酸、豆油)、表面活性剂(Triton-X100)及H2O2的方法,改善L-苯丙氨酸发酵体系中的氧传递速率,以提高苯丙氨酸的产量。实验结果表明,在发酵0h添加1%的豆油、3%的油酸均可使产酸提高,分别可以使L-phe产量提高21.1%和39.5%;发酵0h同时加入3%油酸和0.05%Triton-X100时,提高产量78.95%;发酵12h添加0.075%H2O2,可以提高产苯丙氨酸产量18.42%。