蠟蚧霉的固體發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、蠟蚧霉Lecanicillium lecanii(Zimmermann.)是一種世界性廣泛分布的蟲(chóng)生真菌,主要寄生蚧蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)和粉虱等多種重要農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),在防治農(nóng)林害蟲(chóng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用一株蚧蟲(chóng)高致病力的蠟蚧霉菌株 No.V3.4505進(jìn)行液固雙相發(fā)酵培養(yǎng),研究其固體發(fā)酵動(dòng)力學(xué),為規(guī)模化生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制提供依據(jù)。
　　本文內(nèi)容包括:(1)蠟蚧霉固體發(fā)酵培養(yǎng)基配方的初步研究,確定最適培養(yǎng)基;
　　(2)研究實(shí)驗(yàn)

2、室條件下,蠟蚧霉固體發(fā)酵動(dòng)力學(xué)相關(guān)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,測(cè)定菌體生物量、產(chǎn)孢量和培養(yǎng)基中總糖、還原糖和總氮隨時(shí)間的變化規(guī)律;
　　(3)研究工廠大規(guī)模生產(chǎn)條件下,蠟蚧霉固體發(fā)酵動(dòng)力學(xué)相關(guān)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,測(cè)定菌體產(chǎn)孢量和培養(yǎng)基中總糖、還原糖和總氮隨時(shí)間的變化規(guī)律;
　　(4)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)室和工廠條件下分別所測(cè)得的數(shù)據(jù)采用Logistic方程,構(gòu)建蠟蚧霉菌株 No.V3.4505固體發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)和底物消耗的動(dòng)力學(xué)模型。<

3、br>　　結(jié)果如下:
　　(1)蠟蚧霉No.V3.4505菌株分別在5種不同配方的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng),測(cè)定菌體生長(zhǎng)過(guò)程中的產(chǎn)孢量,確定了該菌株固體發(fā)酵的最適培養(yǎng)基:稻谷殼50％,麥麩35%,玉米粉15%,水50%,此培養(yǎng)基的孢子產(chǎn)量為9.6×108(g/cm2)。以此培養(yǎng)基進(jìn)行固體發(fā)酵動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。
　　(2)在實(shí)驗(yàn)室條件下的試驗(yàn)結(jié)果顯示,蠟蚧霉No.V3.4505菌株的生長(zhǎng)經(jīng)歷緩慢生長(zhǎng)期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期3個(gè)階段。菌株生

4、物量的增長(zhǎng)曲線(xiàn)與產(chǎn)孢量的增長(zhǎng)曲線(xiàn)相似,二者不同之處在于,生物量的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期從第1.5天到第6天,生物量從3.2278 g/cm2增長(zhǎng)到了10.0219 g/cm2;而產(chǎn)孢量的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期從第1.5天開(kāi)始一直持續(xù)到第9天,孢子產(chǎn)量很快從1.3688×107個(gè)/cm2增長(zhǎng)到8.9012×107個(gè)/cm2。
　　培養(yǎng)基中碳源和氮源消耗的變化趨勢(shì)與菌體生長(zhǎng)曲線(xiàn)的3個(gè)階段相對(duì)應(yīng),在菌體緩慢生長(zhǎng)期,總糖和還原糖的消耗率也比較小,分別為3%和6%

5、,進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,菌體生長(zhǎng)對(duì)底物的消耗量急劇加大,到第6天時(shí)總糖和還原糖的消耗率高達(dá)38%和26%;從第7.5天后進(jìn)入穩(wěn)定期,碳源消耗的速度也變緩,總糖和還原糖的消耗率一直分別保持在3%和6%以?xún)?nèi)。而氮源的快速消耗出現(xiàn)在前3天,其消耗率達(dá)到17%;第3天后氮源的消耗量減少,消耗率一直保持在5%以?xún)?nèi)。
　　(3)在工廠大規(guī)模生產(chǎn)條件下,蠟蚧霉No.V3.4505菌株的生長(zhǎng)也經(jīng)歷了緩慢生長(zhǎng)期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期3個(gè)階段。從接種后培

6、養(yǎng)到第1.5天,菌體生長(zhǎng)較慢,為緩慢生長(zhǎng)期;接種后第1.5天到第7.5天菌體生長(zhǎng)很快,為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,孢子產(chǎn)量很快從1.1690×107個(gè)/cm2增長(zhǎng)到4.7450×107個(gè)/cm2;從接種后第6天開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定生長(zhǎng)期,菌體的生長(zhǎng)速率變緩,為穩(wěn)定生長(zhǎng)期。
　　培養(yǎng)基中碳源和氮源消耗的變化趨勢(shì)與菌體生長(zhǎng)曲線(xiàn)的3個(gè)階段相對(duì)應(yīng)。在菌體的緩慢生長(zhǎng)期,總糖和還原糖的消耗率也比較小,分別為9%和10%;進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,菌體生長(zhǎng)對(duì)底物的消耗量也急劇

7、加大,到第7.5天時(shí)總糖和還原糖的消耗率高達(dá)31%和55%;在第9天時(shí)開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定期,碳源消耗的速度也變緩,總糖和還原糖的消耗率一直分別保持在6%和5%以?xún)?nèi)。而氮源在菌體的生長(zhǎng)處于緩慢期時(shí),消耗率僅為0.6%;氮源的快速消耗出現(xiàn)在第1.5天到第6天,其消耗率達(dá)到8%。第6天后氮源的消耗量減少,消耗率一直保持在0.6%以?xún)?nèi)。
　　(4)采用 Origin7.5軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到了菌株發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型和模型參數(shù)。在實(shí)

8、驗(yàn)室條件下,以生物量為目標(biāo)構(gòu)建的碳源和氮源消耗模型分別為 St(總糖)=31.879-1.4654(Ct-0.579);St(還原糖)=2.6553-0.0873(Ct-0.579);St(總氮)=0.1083-0.0018(Ct-0.579),擬合度分別為0.9825、0.8918和0.9013;以產(chǎn)孢量為目標(biāo)構(gòu)建的碳源和氮源消耗模型分別為 St(總糖)=28.845-1.4803(Ct-0.5108);St(還原糖)=2.4648-

9、0.0862(Ct-0.5108);St(總氮)=0.1125-0.0037(Ct-0.5108),擬合度分別為0.8342、0.8168和0.7446;在工廠條件下,以產(chǎn)孢量為目標(biāo)構(gòu)建的碳源和氮源消耗模型分別為 St(總糖)=36.569-3.1053(Ct-1.369);St(還原糖)=9.0174-0.8467(Ct-1.369);St(總氮)=0.1284-0.0036(Ct-1.369),擬合度分別為0.9538、0.8565