攪拌式一次性生物反應器系統(tǒng)的研發(fā)與應用研究.pdf

1、生物科技作為一種新興的技術，已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟價值和社會價值，包括發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程等在內(nèi)的工程技術多涉及到細胞培養(yǎng)。傳統(tǒng)的機械攪拌式生物反應器雖然在動物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)領域得到了廣泛應用，但其設備建設周期長、水資源浪費嚴重，不利于生物新品的快速投產(chǎn)，使企業(yè)難以在激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。近年來，隨著一次性使用技術的發(fā)展，一次性生物反應器因其優(yōu)越的性能開始在生物科技領域得到認可和應用。目前，攪拌式一次性生物反應器在西方發(fā)達國家中應用

2、研究較多，而國內(nèi)在攪拌式一次性生物反應器這一領域的開發(fā)和應用大多還處于起步階段，因此，本課題組欲研發(fā)設計一套攪拌式一次性生物反應器系統(tǒng)，并對其在微生物發(fā)酵領域中的應用展開研究。
　　主要內(nèi)容包括:
　　(1)自主研發(fā)設計了攪拌式一次性生物反應器的系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的研發(fā)設計和乳酸發(fā)酵小試實驗平臺的搭建。
　　(2)利用自主研發(fā)設計的控制系統(tǒng)和乳酸發(fā)酵小試實驗平臺，完成了副干酪乳桿菌在四種操作工況（靜置、靜置通風、攪拌、

3、攪拌通風）條件下的乳酸發(fā)酵實驗，并設置了副干酪乳桿菌在傳統(tǒng)攪拌式生物反應器同等操作工況條件下的乳酸發(fā)酵對比實驗，探索了溶氧和攪拌兩個參數(shù)對副干酪乳桿菌乳酸發(fā)酵生長曲線和乳酸產(chǎn)率的影響，對比分析了一次性攪拌式生物反應器相比傳統(tǒng)攪拌式生物反應器用于微生物發(fā)酵的優(yōu)缺點，為中試規(guī)模的攪拌式一次性生物反應器的開發(fā)設計提供優(yōu)化的工藝條件。通過掃描電鏡分析方法，對不同生長階段的副干酪乳桿菌的微觀結(jié)構特征進行分析。結(jié)果表明，所設計的控制系統(tǒng)可以成功用于

4、微生物的發(fā)酵實驗;溶氧濃度對處于對數(shù)期的副干酪乳桿菌的生長有一定的促進作用，對于穩(wěn)定生長期的副干酪乳桿菌的產(chǎn)酸具有抑制作用，適度的攪拌可以提高菌體的產(chǎn)酸速率;一次性生物反應器用于微生物發(fā)酵時，可達到與傳統(tǒng)生物反應器相接近的產(chǎn)率;相比于傳統(tǒng)生物反應器，由于一次性生物反應器省去了SIP和CIP環(huán)節(jié)，減少水資源等的浪費，縮短了實驗的準備時間，使其更加適用于高附加值發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)和動物細胞的培養(yǎng)等領域;副干酪乳桿菌生長過程中會發(fā)生自溶，揭示了其