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NaCS-PDMDAAC微胶囊固定化红曲霉菌培养的研究

作　者: 张子儒
导　师: 姚善泾
学　校: 浙江大学
专　业: 生物化工
关键词: 红曲色素 NaCS-PDMDAAC微胶囊 细胞固定化 红曲霉菌 鼓泡塔反应器
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


首先采用平板初筛—摇瓶复筛的筛选策略，从原始菌株筛选得到一株液态发酵下高产红曲色素的红曲霉菌菌株Monascus purpureus，摇瓶发酵时该菌株红曲色素产量为1.59(OD500)。然后针对Monascus sp.液态发酵的外部条件如供氧量和温度进行优化，确定最佳游离发酵条件，最后对发酵培养基的初始pH值、碳源和氮源进行进一步优化获得最佳的液体培养基组成，摇瓶发酵的红曲色素产量从优化前的1.59(OD500)提高到1.93(OD500)。 采用纤维素硫酸钠（NaCS）—聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）微胶囊对红曲霉菌进行了固定化培养试验。由于培养环境的变化，考察了红曲霉菌微囊化对摇瓶培养条件的影响，然后在该优化条件下连续进行6批培养。结果表明，红曲霉菌可以很好地在NaCS-PDMDAAC微胶囊中生长和产红曲色素。在与游离培养细胞的比较表明，微囊化培养的糖耗时间会远远少于游离培养，红曲色素的浓度在前3批略低于游离培养，但一旦达到稳定后，就会高于游离培养，最高红曲色素产量为2.49(OD500)。同时发现，微囊化培养时红曲霉菌的菌体浓度远大于游离培养，达到13.4g·L-1。 设计了一个高25cm，低面半径为3.5cm的鼓泡塔反应器，在与传统发酵罐和摇瓶的对比中，鼓泡塔反应器减少剪切应力对胶囊的破坏，同时增加了氧的供应能力，适合微囊化红曲霉菌的培养。 对微囊化红曲霉菌的鼓泡塔反应器培养条件进行优化，选择最佳的初始糖浓、胶囊装载量和通气速率。在连续十五批的分批培养中，第一批发酵时，囊内的菌体不断生长，并没有受到微胶囊的限制，因此相比前面游离培养和微囊化摇瓶培养，葡萄糖消耗最快，红曲色素产量也为最高。随着一批又一批发酵的进行，除了囊内菌浓继续增加外，发酵周期也不断缩短，稳定后的红曲色素产量已经达到游离培养时的2倍，而生物量达到游离培养的3倍。这说明鼓泡塔反应器能够满足足够多生物量的红曲霉菌对氧的需求，最后红曲色素的平均产率为0.158(OD500·h-1)，为游离培养时产率的10倍左右。

全文目录


目录  3-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章 文献综述  8-24
  1.1 固定化技术  8-15
    1.1.1 固定化技术概论  8-9
    1.1.2 生物微胶囊技术  9-13
      1.1.2.1 生物微胶囊及其制备方法  10-11
      1.1.2.2 常用的生物微胶囊  11-12
      1.1.2.3 生物微胶囊固定化技术的应用  12-13
    1.1.3 NaCS-PDMDAAC微胶囊  13-15
      1.1.3.1 概述  13-14
      1.1.3.2 NaCS-PDMDAAC微胶囊细胞培养中的应用  14-15
  1.2 红曲霉菌和红曲霉菌的各种生理活性物质  15-16
    1.2.1 酶类  15
    1.2.2 药用活性物质  15-16
    1.2.3 抗菌成份  16
  1.3 红曲色素及其生产  16-22
    1.3.1 红曲在国内外的发展现状  16-17
    1.3.2 红曲色素的化学组成  17-19
    1.3.3 红曲色素的性质  19-20
    1.3.4 红曲色素的生产  20-22
      1.3.4.1 三种不同的红曲色素生产方法  20-21
      1.3.4.2 红曲色素生产方法的研究进展  21-22
  1.4 红曲霉菌固定化生产红曲色素  22-23
  1.5 课题意义及研究内容  23-24
第二章 游离红曲霉菌液态发酵  24-38
  2.1 实验材料与仪器  24-25
    2.1.1 菌种  24
    2.1.2 培养基  24
    2.1.3 仪器设备  24-25
  2.2 实验方法  25-27
    2.2.1 分析方法  25-27
    2.2.2 实验方法  27
  2.3 实验结果与讨论  27-37
    2.3.1 菌种筛选  27-28
    2.3.2 溶氧量对红曲霉菌生长和红曲色素产量的影响  28-29
      2.3.2.1 摇瓶装液量  28-29
      2.3.2.2 摇床转速  29
    2.3.3 温度对红曲霉菌红色素产量的影响  29-30
    2.3.4 培养基的优化  30-33
      2.3.4.1 培养基初始pH值对红曲色素产量的影响  30-31
      2.3.4.2 不同葡萄糖浓度下红曲霉菌的游离培养  31-33
    2.3.5 不同酵母提取物浓度下红曲霉菌的游离培养  33-35
    2.3.6 不同NaNO_3浓度下红曲霉菌的游离培养  35-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章 微囊化红曲霉菌发酵  38-51
  3.1 实验材料与仪器  38-39
    3.1.1 菌种  38
    3.1.2 培养基  38
    3.1.3 仪器设备  38-39
  3.2 实验方法  39-42
    3.2.1 分析方法  39-41
    3.2.2 培养方法  41-42
  3.3 微胶囊的制备  42-44
    3.3.1 制备方法  42
    3.3.2 制备装置  42-44
  3.4 试验结果与讨论  44-50
    3.4.1 微囊化红曲霉菌的摇瓶培养条件优化  44-47
      3.4.1.1 摇床转速对微囊化红曲霉菌红色素生产的影响  44-45
      3.4.1.2 微胶囊装载量对微囊化红曲霉菌红色素生产的影响  45
      3.4.1.3 初始糖浓对微囊化红曲霉菌红色素产量的影响  45-47
    3.4.2 微囊化红曲霉菌在摇瓶中的连续培养  47-50
      3.4.2.1 微囊化培养与游离培养的比较  47-48
      3.4.2.2 微囊化红曲霉菌的分批重复培养  48-50
  3.5 本章小节  50-51
第四章 微囊化红曲霉菌的鼓泡塔反应器培养  51-64
  4.1 实验材料与仪器  51-53
    4.1.1 菌种  51
    4.1.2 培养基  51
    4.1.3 仪器设备  51-52
    4.1.4 鼓泡塔反应器  52-53
  4.2 实验方法  53-54
    4.2.1 分析方法  53
    4.2.2 培养方法  53-54
  4.3 微胶囊的制备  54
  4.4 结果与讨论  54-63
    4.4.1 鼓泡塔反应器的供氧性能  54-55
    4.4.2 不同微胶囊装载量对红色素产量的影响  55
    4.4.3 初始糖浓对红色素产量的影响  55-57
    4.4.4 不同通气速率对红色素产量的影响  57-58
    4.4.5 微囊化红曲霉菌鼓泡塔培养与游离和微囊化摇瓶培养的比较  58-60
    4.4.6 微囊化红曲霉菌的鼓泡塔反应器连续培养  60-62
    4.4.7 微囊化红曲霉菌的动力学研究  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章 结论  64-65
参考文献  65-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 酶制剂（酵素）
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