初始装液比例对赖氨酸产量的影响分析-论文.pdf

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1、工业技术●l初始装液比例对赖氨酸产量的影响分析高洁(中粮生物化学(安徽)股份有限公司233000)[摘要]赖氨酸是当前世界上除谷氨酸外产量居第二的商品氨基酸，具有多种功能：8种必需氨基酸之一、促进其他氨基酸的吸收l，2】。L一赖氨酸属于天门冬氨酸族氨基酸，其前体草酰乙酸主要由对氧浓度要求较高的三羧酸循环(Tricarboxylicacidcycle，TCA)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应提供。大型发酵罐的发酵过程的供氧主要取决于搅拌、通气量和装液比例等。现有摇瓶发酵试验表明，固定振荡频率条件下存在最佳初始装液比

2、例[4，5]。本文着重考察了大型发酵罐的初始装液比例对赖氨酸发酵的影响，以期进一步探索不同初始装液比例的发酵规律，并分析其内在的机理，为获得较高的产酸率和糖酸转化率提供依据。[关键词]发酵，总酸，定容体积，消耗速率，生长速率中图分类号：TF046文献标识码：A文章编号：1009-914X(2014)29—0043—021材料与方法13分析方法11材料及主要设备1．3．1OD的测定菌种：黄色短杆菌(Brevibactedumflavum)ZLBT-4—2为中粮生物化学取发酵液稀释25倍后，在波长562nm下测

3、量吸光度。(安徽)股份有限公司菌种室保存，葡萄糖：采用双酶法制备；玉米浆、糖蜜、生物1．3．2发酵液中还原糖、L一赖氨酸的测定采用SBA-40C生物传感分素、磷酸二氢钾、七水合硫酸镁、氯化钾、磷酸、消泡剂等。析仪测定；氨氮的测定采用微量凯氏定氮装置。12培养方法1．4相关指标计算方法1．2．1种子罐培养基1．4．1过程指标计算葡萄糖5％，磷酸二氢钾0．06％，七水合硫酸镁0．03％，糖蜜0．5％，玉米菌体生长速率：单位时间内OD增加值，即前后两个所测点样的OD之差与浆1％间隔周期的比值。1．2．2发酵罐发酵

4、培养基配制基质消耗速率：单位时间内基质消耗量，即前后两个所测点样的基质消耗葡萄糖5％，磷酸0．08％，氯化钾0．01％，七水合硫酸镁0．05％，糖蜜0．5％数量之差与间隔周期的比值。1·41．4．2产物相关指标计算产酸速率：单位时间内发酵所产赖氨酸的增加值，即前后两个所测点样的1．2所产赖氨酸数量之差与间隔周期的比值单罐总酸：发酵培养周期结束后，发酵罐内所产赖氨酸数量与过程中排料1．0所带走的赖氨酸数量之和。0．8转化率：本批单罐总酸与其发酵葡萄糖消耗数量的百分比。oo1．4．3葡萄糖稀释速率计算0．6单位

5、时间内单位体积发酵液内发酵过程中葡萄糖流加量。2结果与讨论0·42．1初始装液比例对菌体生长的影响0．2基质稀释速率与菌体生长存在直接关联，但是在赖氨酸发酵中，过程中的菌体OD并没有随着稀释速率的提高而出现升高或降低，55％装液比例大约16h05101520253035404550后OD低于45％和65％(图1)。从菌体生长速率来看，55％装液比例生长速率也是发酵周期(h)低于其他两个的稀释率，从20h后三种不同总稀释率的生长速率降至0h一1附图1初始装液比例对菌体OD趋势影响近，此后不再增长(图2)。结合

6、发酵产量来看，发酵中后期(大约16h后)，55％初010始装液比例保持较低的OD值和菌体生长速率有助于提高单罐总酸。22初始装液比例对基质消耗的影响008目前赖氨酸发酵主要采取按需补料，调整流加速率保持发酵液基质浓度恒—r上定的补料方式[同。在基质浓度保持恒定的前提下，随着初始装液比例的增加，葡。106萄糖和硫酸铵的单位时间内消耗速率会明显上升，但是初始装液比例提高至删65％装液比例时，基质消耗速率并没有上升，其葡萄糖消耗速率与55％装液比例Dl04的持平(图3)，而硫酸铵消耗速率多数时间内还低于45％装液

7、比例(图4)。同时橱OO2也可以观察到，不同初始装液比例的基质消耗速率主要是在发酵前期(0-26h)差异较大，大约26h后，葡萄糖和硫酸铵的消耗速率均差别不大。正是由于55％000初始装液比例的前期葡萄糖消耗速率较高，其发酵产量也相应增加了。05101520253O35404SS02．3初始装液比例对发酵指标的影响发酵周期fh)整个发酵过程55％装液比例赖氨酸浓度与45％装液比例相当，65％装液比例图2初始装液比例对菌体生长速率影响明显偏低。对三种初始装液比例的产酸速率进一步分析发现，55％装液比例的0·8

8、070．6：毫曼0．5斛{；{L0。4耀磐糖萎¨婀{鞋蓬0．10O51015202530354045505101520253O35404550发酵周期(h)发酵周期(h)图3初始装液比例对菌体葡萄糖消耗影响图4初始装液比例对菌体硫酸铵消耗影响科技博览}43