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《大连理工大学》 2006年
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新型抗菌物质CF66I发酵工艺的优化及动力学的研究

曾勇峰  
【摘要】:据统计有80%以上的植物病害是由真菌引起的,大多数真菌在侵害农作物的同时,还产生真菌毒素危害人类健康。目前由真菌引起的植物病害防治主要以化学农药为主,因而研究真菌的生物防治极为重要。从堆肥中筛选得到一株对真菌类病原菌(如立枯丝核菌和尖镰孢菌)具有强烈抑制作用的洋葱伯克霍尔德菌CF-66,发酵液通过分离纯化后得到一种抗菌物质,通过结构鉴定确定为一种新型抗菌物质,命名为CF66I。本研究主要对CF66I液体深层发酵的工艺过程进行了优化,并建立了分批发酵动力学模型。 首先,对Burkholderia cepacia CF-66摇瓶发酵进行了研究。通过摇瓶实验确定了B.cepacia CF-66的最适种龄为18h,250mL三角瓶最适装液量为90mL。在种子培养基的基础上,通过部分因子重复实验、最陡爬坡实验以及中心组合设计实验确定了较优的发酵培养基配比,为小型发酵罐分批培养奠定了基础。 其次,在3.7L小型发酵罐中考察了起始体积氧传递系数(K_La)和溶氧浓度(DO)对CF66I分批发酵的影响。发现起始阶段,过高的K_La对细胞的生长和产物的合成均不利,K_La值控制在121.2h~(-1)有利于产物形成。进一步研究溶氧浓度对CF66I分批发酵的影响,发现发酵过程中控制溶氧浓度为15%时,CF66I活性较好。综合考虑提出如下供氧控制模式:28h前控制K_La在121.2h~(-1)进行发酵,28h后降低搅拌转速控制溶氧浓度15%直至发酵结束。采用此控制策略进行发酵产物活性比单一控制模式最大值提高了12.60%。 接着,研究了pH值和温度对CF66I发酵的影响,发现pH值和温度对CF66I分批发酵影响很大。通过动力学参数的分析,分别得到了较优的控制策略。pH值控制策略为:0~12h,控制pH为6.0,12~24h,不控制pH,使发酵过程的pH自然上升,24h后,维持pH为8.0至发酵结束。在此控制策略下进行分批发酵实验,CF66I产量以及生产强度分别比恒定pH下的最大值提高了5.3%和15.4%。温度控制策略为:0~20h温度控制在30℃,20h后温度降为25℃,直至发酵结束。在此控制策略下进行分批发酵实验,CF66I产量明显提高,比单一温度控制时所得的最大量提高了26.1%,生产强度也有所提高,达到了72.76u/L/h,CF66I平均比合成速率达到了40.12u/g/h。 最后,在优化的发酵培养基配方和环境因素(溶氧、pH值和温度)基础上进行分批发酵实验。通过测得的菌体干重、底物柠檬酸钠浓度和CF66I抗菌活性数据,进行了CF66I分批发酵过程动力学模型的初步研究,运用METLAB 7.0软件拟合,建立了菌体生长、底物消耗和CF66I形成动力学模型,拟合模型能较好的反映CF66I分批发酵过程。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ929

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【引证文献】
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