谷氨酸棒桿菌合成生物絮凝劑分批發(fā)酵過程的動力學模型及補料分批培養(yǎng).pdf

1、生物絮凝劑是由藻類、細菌、真菌和酵母菌等微生物分泌的胞外聚合物,對液體中懸浮顆粒和膠體粒子具有絮凝作用。與傳統(tǒng)的化學合成絮凝劑相比具有安全、無毒、生物可降解,使用無二次污染等優(yōu)點。利用大規(guī)模的微生物培養(yǎng)可以實現(xiàn)生物絮凝劑的高效生產(chǎn),在給水、醫(yī)藥、食品等領域具有極廣闊的應用前景。
　　 本研究承接前期研究結果,在初始葡萄糖濃度為10.0-17.5 g L-1范圍內,對谷氨酸棒桿菌分批發(fā)酵生產(chǎn)生物絮凝劑過程的動力學模型進行了研究。建

2、立了Lorentzian函數(shù)修飾的Logistic方程菌體生長模型,時間修正因子td修正的Luedeking-Piret產(chǎn)物生成模型以及Luedeking-Piret-like葡萄糖和尿素消耗模型。模擬驗證結果表明,以上四個模型能夠較好描述不同初始葡萄糖濃度下谷氨酸棒桿菌分批發(fā)酵生產(chǎn)生物絮凝劑過程的菌體生長、產(chǎn)物生成以及葡萄糖和尿素消耗狀況,并能較好地對發(fā)酵過程進行預測。
　　 根據(jù)動力學模型所獲得的發(fā)酵過程信息以及前期溶氧水平

3、對生物絮凝劑合成影響的研究結果,對生物絮凝劑的補料分批培養(yǎng)進行了研究。采用一次補料策略,即發(fā)酵9 h時同時補加濃度為30 g L-1的葡萄糖溶液95 mL和濃度為16 g L-1的尿素溶液19 mL,發(fā)酵結束時菌體干重達到2.33 g L-1,比分批培養(yǎng)過程提高了23.94％,生物絮凝劑產(chǎn)量為34.68 mg L-1,比分批培養(yǎng)過程略低;采用兩次補料策略,即發(fā)酵6 h時補加濃度為30 g L-1的葡萄糖溶液57 mL和濃度為16 g L

4、-1的尿素溶液19 mL,發(fā)酵11 h時補加濃度為30 g L-1的葡萄糖溶液76 mL和濃度為16 g L-1的尿素溶液34 mL,發(fā)酵結束時菌體干重為2.06 g L-1,生物絮凝劑產(chǎn)量43.68 mg L-1,比分批發(fā)酵過程分別提高了9.57％和24.76％;采用三次補料策略,即發(fā)酵6 h時補加濃度為60 g L-1的葡萄糖溶液28.5 mL和濃度為32 g L-1的尿素溶液14.25 mL,發(fā)酵10 h時補加濃度為60 g L-