重復(fù)利用細(xì)胞固定化載體的研制.pdf

1、固定化載體中應(yīng)用最廣泛的是海藻酸鈣，雖易成形、無毒、成本低廉，但強(qiáng)度差，使用壽命短，對醪液中PO<,4><'3->敏感。其他的一些天然高分子化合物，如瓊脂，明膠和卡拉膠等，雖強(qiáng)度得到改善，但價格偏高。我們采用聚乙烯醇和陰離子交換樹脂混合制成的生物膜，機(jī)械強(qiáng)度高，對微生物無毒，且價格低廉，來源廣。該膜最主要的特性在于可以實現(xiàn)重復(fù)利用，在發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行多次連續(xù)發(fā)酵，效果良好，不變形，不軟化。 分別采用PVA冷凍法和PVA-H<,3

2、>BO<,3>交聯(lián)法制備載體進(jìn)行發(fā)酵酒精時，恒溫30℃，初始pH5.0，時間30h，發(fā)酵醪糖度為14.5％。結(jié)果表明：兩種方法包埋效果均良好；PVA冷凍法制備的固定化細(xì)胞載體顆粒彈性較好，單位重量載體中酵母菌增殖數(shù)量多，達(dá)到2.94×10<'9>個/g，醪液中游離酵母數(shù)為2.36×10<'8>個/mL，多次發(fā)酵時性能穩(wěn)定，酒精含量最高可達(dá)8.36％，實現(xiàn)了重復(fù)利用，大大降低了生產(chǎn)成本；而PVA-H<,3>BO<,3>交聯(lián)法制備的載體單批

3、次發(fā)酵效果較好，酒精含量為8.26％，但多次發(fā)酵時載體嚴(yán)重變形，不適宜重復(fù)利用。 利用PVA膜進(jìn)行酒精連續(xù)發(fā)酵時，采用了自制的有機(jī)玻璃反應(yīng)器，設(shè)計出獨(dú)特的凝膠片式細(xì)胞固定化接種裝置，結(jié)果得出：最適溫度30℃，初始pH5.0，流速20mL/h。在以20mL/h的速度連續(xù)發(fā)酵20天，反應(yīng)穩(wěn)定，酒精含量保持在5.508/100mL左右。 重復(fù)使用PVA膜多次批量發(fā)酵時，前期反應(yīng)穩(wěn)定，酒精最高生成量可達(dá)5.74g/100mL，殘

4、糖為0.36g/100mL，載體中包埋酵母細(xì)胞數(shù)可穩(wěn)定在2×10<'9>個/g以上，游離發(fā)酵酵母數(shù)可達(dá)1.8×10<'8>個/mL，出芽率25％左右。后期發(fā)酵在膜表面所形成的菌落層越積越厚，最終脫落，造成酒精發(fā)酵產(chǎn)量下降，穩(wěn)定在3.85～4.23g/100mL之間。 重復(fù)利用PVA膜進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵酒精時，對載體重復(fù)利用方法進(jìn)行了研究，即載體經(jīng)過洗滌-滅菌-浸泡-再次滅菌的流程后投入新一輪使用。事實證明，效果良好：第二次發(fā)酵和第三次