新型抗菌物質(zhì)CF66I發(fā)酵工藝的優(yōu)化及動力學(xué)的研究.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計有80﹪以上的植物病害是由真菌引起的，大多數(shù)真菌在侵害農(nóng)作物的同時，還產(chǎn)生真菌毒素危害人類健康。目前由真菌引起的植物病害防治主要以化學(xué)農(nóng)藥為主，因而研究真菌的生物防治極為重要。從堆肥中篩選得到一株對真菌類病原菌(如立枯絲核菌和尖鐮孢菌)具有強(qiáng)烈抑制作用的洋蔥伯克霍爾德菌CF-66，發(fā)酵液通過分離純化后得到一種抗菌物質(zhì)，通過結(jié)構(gòu)鑒定確定為一種新型抗菌物質(zhì)，命名為CF66I。本研究主要對CF66I液體深層發(fā)酵的工藝過程進(jìn)行了優(yōu)化，并建

2、立了分批發(fā)酵動力學(xué)模型。 首先，對BurkholderiacepaciaCF-66搖瓶發(fā)酵進(jìn)行了研究。通過搖瓶實驗確定了B.cepaciaCF-66的最適種齡為18h，250mL三角瓶最適裝液量為90mL。在種子培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，通過部分因子重復(fù)實驗、最陡爬坡實驗以及中心組合設(shè)計實驗確定了較優(yōu)的發(fā)酵培養(yǎng)基配比，為小型發(fā)酵罐分批培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。 其次，在3.7L小型發(fā)酵罐中考察了起始體積氧傳遞系數(shù)(KLa)和溶氧濃度(DO)

3、對CF66I分批發(fā)酵的影響。發(fā)現(xiàn)起始階段，過高的KLa對細(xì)胞的生長和產(chǎn)物的合成均不利，KLa值控制在121.2h-1有利于產(chǎn)物形成。進(jìn)一步研究溶氧濃度對CF66I分批發(fā)酵的影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中控制溶氧濃度為15﹪時，CF66I活性較好。綜合考慮提出如下供氧控制模式：28h前控制KLa在121.2h-1進(jìn)行發(fā)酵，28h后降低攪拌轉(zhuǎn)速控制溶氧濃度15﹪直至發(fā)酵結(jié)束。采用此控制策略進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)物活性比單一控制模式最大值提高了12.60﹪。

4、 接著，研究了pH值和溫度對CF66I發(fā)酵的影響，發(fā)現(xiàn)pH值和溫度對CF66I分批發(fā)酵影響很大。通過動力學(xué)參數(shù)的分析，分別得到了較優(yōu)的控制策略。pH值控制策略為：0～12h，控制pH為6.0，12～24h，不控制pH，使發(fā)酵過程的pH自然上升，24h后，維持pH為8.0至發(fā)酵結(jié)束。在此控制策略下進(jìn)行分批發(fā)酵實驗，CF66I產(chǎn)量以及生產(chǎn)強(qiáng)度分別比恒定pH下的最大值提高了5.3﹪和15.4﹪。溫度控制策略為：0～20h溫度控制在30℃，2

5、0h后溫度降為25℃，直至發(fā)酵結(jié)束。在此控制策略下進(jìn)行分批發(fā)酵實驗，CF66I產(chǎn)量明顯提高，比單一溫度控制時所得的最大量提高了26.1﹪，生產(chǎn)強(qiáng)度也有所提高，達(dá)到了72.76u/L/h，CF66I平均比合成速率達(dá)到了40.12u/g/h。 最后，在優(yōu)化的發(fā)酵培養(yǎng)基配方和環(huán)境因素(溶氧、pH值和溫度)基礎(chǔ)上進(jìn)行分批發(fā)酵實驗。通過測得的菌體干重、底物檸檬酸鈉濃度和CF66I抗菌活性數(shù)據(jù)，進(jìn)行了CF66I分批發(fā)酵過程動力學(xué)模型的初步研