米糠纖維床反應器固定化發(fā)酵產(chǎn)丁酸的研究.pdf

1、丁酸在農(nóng)業(yè)、輕紡、食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)應用廣泛。在飼料行業(yè)，丁酸鈉具有無污染、無有害殘留和獨特營養(yǎng)生理功能的特點，逐漸成為熱門的抗生素替代品之一。為降低發(fā)酵法生產(chǎn)丁酸的成本，使用廉價的飼料原料做載體是一種有效的選擇。本課題利用廉價的飼料原料作為固定化細胞的載體，構建了新型的內(nèi)置式和外置式纖維床生物反應器應用于丁酸的生物發(fā)酵，開拓了一種新的思路。
　　對載體添加量、載體對丁酸鈉和酪丁酸梭菌的吸附進行了研究，得到適宜的載體添加量為6

2、0 g/L，載體對丁酸鈉的吸附量為0.02-0.08 g/g，滿足飼料中丁酸鈉和米糠的添加比例。米糠對酪丁酸梭菌的吸附效果優(yōu)于麥麩，選擇米糠作為固定化細胞的載體。
　　將米糠作為固定化酪丁酸梭菌的載體，構建了內(nèi)置式纖維床反應器，應用于固定化發(fā)酵產(chǎn)丁酸試驗。以酪丁酸梭菌為發(fā)酵菌株，進行了游離細胞和固定化細胞發(fā)酵比較。結果表明，固定化細胞分批發(fā)酵丁酸生產(chǎn)率為0.43 g/L/h，比游離分批發(fā)酵提高了38.71％。進行了重復分批發(fā)酵，5

3、個批次的丁酸濃度平均值為21.22 g/L，丁酸生產(chǎn)率平均值為0.39 g/L/h，可以穩(wěn)定多批次運行。固定化發(fā)酵后的米糠會吸附產(chǎn)物丁酸鈉，吸附量為0.054 g/g，這有利于將反應后的米糠直接用來生產(chǎn)含丁酸鈉的飼料添加劑。
　　為了進一步優(yōu)化米糠固定化酪丁酸梭菌發(fā)酵生產(chǎn)丁酸，構建了米糠外置式纖維床反應器。利用此反應器固定化細胞分批發(fā)酵，丁酸的生產(chǎn)率為0.48 g/L/h，比游離分批發(fā)酵提高了55.21％。并進行了重復分批發(fā)酵，8

4、個批次的丁酸濃度平均值為21.05 g/L，丁酸生產(chǎn)率平均值為0.40 g/L/h，米糠外置式纖維床反應器可以穩(wěn)定生產(chǎn)丁酸。固定化發(fā)酵后的米糠同樣會吸附產(chǎn)物丁酸鈉，吸附量為0.105g/g，將反應后的米糠進行適當稀釋后可直接用來生產(chǎn)含丁酸鈉的飼料添加劑。
　　設計并采用簡易的旋轉(zhuǎn)制粒法。分別以羧甲基纖維素鈉、阿拉伯樹膠和玉米淀粉作為粘合劑將經(jīng)過固定化發(fā)酵丁酸并吸附了一定量丁酸鈉的米糠載體進一步制成含丁酸鈉的米糠顆粒飼料。3種粘合劑