攪拌式一次性生物反應(yīng)器系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用研究.pdf

1、生物科技作為一種新興的技術(shù)，已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，包括發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程等在內(nèi)的工程技術(shù)多涉及到細(xì)胞培養(yǎng)。傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器雖然在動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但其設(shè)備建設(shè)周期長、水資源浪費(fèi)嚴(yán)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。近年來，隨著一次性使用技術(shù)的發(fā)展，一次性生物反應(yīng)器因其優(yōu)越的性能開始在生物科技領(lǐng)域得到認(rèn)可和應(yīng)用。目前，攪拌式一次性生物反應(yīng)器在西方發(fā)達(dá)國家中應(yīng)用

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

3、攪拌通風(fēng)）條件下的乳酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，并設(shè)置了副干酪乳桿菌在傳統(tǒng)攪拌式生物反應(yīng)器同等操作工況條件下的乳酸發(fā)酵對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探索了溶氧和攪拌兩個(gè)參數(shù)對(duì)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(duì)比分析了一次性攪拌式生物反應(yīng)器相比傳統(tǒng)攪拌式生物反應(yīng)器用于微生物發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)，為中試規(guī)模的攪拌式一次性生物反應(yīng)器的開發(fā)設(shè)計(jì)提供優(yōu)化的工藝條件。通過掃描電鏡分析方法，對(duì)不同生長階段的副干酪乳桿菌的微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可以成功用于

4、微生物的發(fā)酵實(shí)驗(yàn);溶氧濃度對(duì)處于對(duì)數(shù)期的副干酪乳桿菌的生長有一定的促進(jìn)作用，對(duì)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(yīng)器用于微生物發(fā)酵時(shí)，可達(dá)到與傳統(tǒng)生物反應(yīng)器相接近的產(chǎn)率;相比于傳統(tǒng)生物反應(yīng)器，由于一次性生物反應(yīng)器省去了SIP和CIP環(huán)節(jié)，減少水資源等的浪費(fèi)，縮短了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備時(shí)間，使其更加適用于高附加值發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)和動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)等領(lǐng)域;副干酪乳桿菌生長過程中會(huì)發(fā)生自溶，揭示了其