工程菌株發(fā)酵FK520的過程優(yōu)化和抑制泡沫促進劑研究.pdf

1、泡沫問題是困擾 FK520工業(yè)發(fā)酵的主要問題之一，會造成低裝液量、低FK520產(chǎn)量和易染菌等危害。近年來國內(nèi) FK520的發(fā)酵研究剛剛興起，F(xiàn)K520高產(chǎn)菌株的發(fā)酵過程優(yōu)化研究還處于起步階段，對發(fā)酵過程泡沫問題的研究更是少之又少。本研究將從 FK520發(fā)酵水平和有機酸類泡沫促進劑入手研究，結合對泡沫促進劑的抑制研究，有效抑制了由泡沫促進劑導致的發(fā)酵泡沫問題。
　　1.對7.5-L發(fā)酵罐（NBS BioFlow1110,美國）中工程

2、菌株發(fā)酵FK520的產(chǎn)量進行了發(fā)酵過程條件優(yōu)化：通氣量1.5 vvm；0-24 h為適應期，維持50％ DO刺激并縮短適應期；24-48h為對數(shù)前期，維持30% DO滿足菌體溶氧要求，避免攪拌轉(zhuǎn)速過高對對數(shù)期菌絲的傷害；48-72 h為對數(shù)后期，維持10%DO，以減低轉(zhuǎn)速過高對菌絲的傷害；72-168 h為穩(wěn)定期，菌體對DO需求量降低，通過維持400 rpm的轉(zhuǎn)速維持發(fā)酵液體系均一。通過HPLC檢測分析發(fā)現(xiàn)，168 h時FK520產(chǎn)量最

3、大，為375 mg/L，比初始發(fā)酵條件下268 mg/L的產(chǎn)量提高40.08%。
　　2.同時利用高效液相色譜儀（Agilent2000,美國）和高分辨率生物傳感分析儀(SBA-40C，中國)等動態(tài)分析發(fā)酵液成分。在7.5-L發(fā)酵罐（NBS BioFlow1110,美國）中，在上述優(yōu)化條件下發(fā)酵72-120 h間，隨泡沫促進劑濃度由160 mg/L變?yōu)?25 mg/L，增加103.1%，泡沫高度由0.76 cm變?yōu)?.37 cm，

4、增加475%；在發(fā)酵120-168 h間，隨泡沫促進劑濃度維持在280-325 mg/L之間，泡沫高度也介于4.37-5.07 cm之間，較為穩(wěn)定。
　　3.為了揭示有機酸類泡沫促進劑具體成分，采用液相色譜儀（Agilent2000,美國）檢測分析，發(fā)現(xiàn)乙酸是一種泡沫促進劑。當培養(yǎng)基中含有質(zhì)量分數(shù)0.05%的乙酸時，泡沫高度由1.55 cm增加到6.45 cm，增大314%。
　　4.為了抑制乙酸泡沫促進劑，在發(fā)酵0-72

5、h流加40 g/L甘油溶液（流速0.2 mL/min）替代初始培養(yǎng)基中20 g/L的淀粉和20 g/L的糊精，降低工程菌株生長速率進而降低乙酸合成速率；發(fā)酵48-96 h，通入30%純氧和70%空氣混合氣體，進一步抑制泡沫促進劑乙酸在無氧呼吸下的合成；發(fā)酵72-144 h時，以0.01 mL/min間歇添加有機硅氧烷消泡劑，抑制乙酸泡沫促進劑。最大乙酸濃度由325 mg/L變?yōu)?62 mg/L，下降50.8%；最大泡沫量由5.07 cm