中空纤维膜过滤法高密度培养凝结芽孢杆菌TQ33

维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food and Fermen 1．3 主要仪器设备 5L全 自动搅拌型发酵罐，德国B．Braun 公司；葡萄糖／乳酸生物传感仪，山东省科学 院生物研究所；中空纤维膜具，天津工业大学 (平均孔径 0．1 btm，过滤面积 0．2 m2，工作压 力0．1 MPa)。 1．4 5L发酵罐分批培养 取 1环斜面菌种接入装有25mL种子培 养基的 250mL三角瓶中，40℃，140 r／min培 养 20h。然后以5％的接种量接入装有3．5L 发酵培 养基的 5 L发酵 罐 中。发酵温 度 4O℃，通气量 5 L／min，起始搅拌转速 200 r／ min。通过调节转速以控制发酵过程溶氧在 30％以上。发酵中使用碱液保持 pH 5．0以 上 。 1．5 菌体浓度的测定 用 GYP培养基，以倾注法进行活菌计 数。 1．6 芽孢浓度的测定 菌液于80℃水浴加热 10 min，杀死营养 体细胞，然后做适当 10倍梯度稀释，采用倾 注法进行活菌计数。 1．7 葡萄糖浓度 采用葡萄糖／乳酸生物传感仪测定。 1．8 乳酸浓度 采用葡萄糖／乳酸生物传感仪测定。 1．9 pH值 采用酸度计测定。 2 结果与讨论 2．1 5L罐分批培养过程分析 TQ33于 5 L罐分批培养过程曲线如图 1所示。0～10h为延滞期；10～24h为对数 生长期，菌体浓度迅速上升，pH值迅速下降； 24h时葡萄糖基本耗尽，pH值降到最低点 4．9。菌体浓度达到最高值 9．0×10 cfu／mL； 24～36 h为平衡期，芽孢迅速形成，发酵 48 h，随着细胞自溶 pH缓慢上升到 8．2左右， 总菌浓度为 7．6×100cfu／mL，芽孢浓度为 3．2×10。cfu／mL。 1 6 维普资讯 http://www.cqvip.com 第29卷 第 4期 戚 薇等：中空纤维膜过滤法高密度培养凝结芽孢杆菌 TQ33 ⑩ ①发酵罐；②中空纤维过滤器；③新鲜培养基贮罐； ④搅拌器；⑤、⑥泵；⑦补料液贮罐；⑧阀；⑨压力； ⑩滤过液贮罐 图 2 过滤培养系统简图 图 3 中空纤维膜的通量随时间变化曲线 开始的 30 min内下降迅速，此后，持续缓慢 下降。在过滤 6h内的平均滤出液量为 19．6 mL／min。因 此，设 定滤 出 液 流 出 量 为 17 mL／min，即 1 L／h。 2．4 过滤培养的发酵动力学曲线 按图2流程，进行 5 L罐过滤培养，测定 发酵过程中总菌浓度、芽孢浓度、葡萄糖浓度 及 pH值的变化，得到过滤培养的菌体生长 曲线(图 4)和葡萄糖与乳酸浓度变化曲线 (图 5)。 0 10 2O 3O 40 50 时问，II + 菌体浓度 ：+ 芽孢浓度 图 4 过滤培养条件下的生长曲线 u 10 20 30 40 50 时间 ／h + 葡萄糖； + 乳酸 图5 过滤培养中葡萄糖与乳酸 浓度变化曲线 在补料分批培养阶段(12～18 h)，随着 菌体的大量繁殖，葡萄糖浓度迅速降低，所以 补料的频率很高。葡萄糖的加入，既促进了 菌体的生长，又刺激了乳酸的大量形成，18 h 乳酸浓度达 15 g／L，开始过滤培养。通过过 滤培养，发酵液中乳酸浓度迅速下降。但随 着过滤培养的进行，膜的通量迅速降低，排除 代谢产物的能力越来越差。同时，随着菌体 浓度不断增加，乳酸等代谢产物的生成量也 越来越大，这两方面的作用使得培养液中乳 酸的浓度又缓慢上升。 在过滤培养的 6 h中，平均过滤速率和 流入新鲜培养基的速率约为 1 L／h，由于发酵 罐的原始装液量为2．5 L，所以平均稀释率约 为0．4／h，操作压力≤0．1 MPa。过滤培养期 间，菌体浓度迅速增大，发酵液粘度相应增 加，当发酵罐的搅拌转速达到 650 r／min，溶 氧仍维持在较低的水平，高密度发酵条件下 的氧气供应仍是难以解决的问。 通过过滤培养，菌体浓度达到了2 x 10m cfu／mL的高密度。24 h后采用分批培养，芽 孢迅速形成。由于菌体密度高，自溶较严重。 48h发酵结束时，总菌浓度为 1．6 x 10加cfu／ mL，芽孢浓度为 1．2 x 10m cfu／mL，分别是 分批培养的 21倍和 37倍。因此，采用中空 纤维过滤法，可有效地提高发酵液中菌体和 芽孢的浓度。 参 考 文 献 1 王艳萍等 ．中国乳品工业，1996，24(3)：9～l2 17 尊 ≮一 镶 6 2 8 4 0 1．嚣／毯艇蛔餐盛．I击 1．嚣／ 艇棚 嚣零簿 m∞∞舯{乏∞册帅舯∞m 0 II!lII． 山／一驾 咖 黼 啪 0 ． IIII．Il}u cI×毯艇 愫 ． -，1III．Il} -0I×毯弊藩 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries v01．29 No．4 2 Jeongseok Lee et a1． Biotechnology Advances， 1999。17：29～48 3 Ho Nam Chang et a1．Biotechnology Advances， 1994。12：467～487 4 刘馨磊等 ．生物技术，2001，11(6)：21--23 High-density Cultivation of Bacillus coagulans TQ33 with Hollow Fiber Filtration Qi Wei Liu Xinlei Wang Jianling Chen Ying LU Wu " DU Lianxiuplng U Lianxiang L (The College of Food＆ Biotechnology Engineering，Tianjin University of Science＆ Technology，Tianjin，300222) ABSTRACT The high—density cultivation of Bacillus coagulans TQ33 were carried out in a 5L fermentor equipped with a hollow fiber filter module．The cultivation processing and operation pa— rameters were determined．After lactic acid concentration reached 15 g／L at the late stage of log— phase，biomass feeding and the filtration cultivation was continued for 6 hours．The filtering rate as well as the feed rate of fresh medium was around 1 L／h，and the dilution rate Was 0．4／h．The cell concentration was 1．6×10加cfu／mL，and the spore concentration was 1．2×10加cfu／mL．which Was 21 times and 37 times as that of the batch culture，respectively． Key words Ba cillus coagulans，hollow fiber filter module，high-density cultivation 世界牛肉出口量将增加 }l动 据不久前在乌拉圭举行的世界肉类大会提供的材料，今年全球牛肉出口量将达到 650万 t。比 去年增加 5％。 据悉，今年全球牛肉产量估计为 5000万 t，牛内出口量约占牛肉产量的 13％。澳大利亚是世界上最大的 牛肉出口国，今年它的牛肉出口可达 150万 t。美国牛肉出口量是 115万 t，加拿大和欧盟的牛肉出口量分别 为 60万 t和 57万 t。 作为出口集团，南方共同市场是世界上第一大牛肉供应地，今年的牛肉出口将上升到 185万t。南共市牛 肉出口大幅度增加是由于摆脱 了口蹄疫的桎梏。特别是 巴西，今年的牛肉出口将可增加到 97万 t；阿根廷牛 肉出口量为 39万 t。乌拉圭和 巴拉圭的牛肉出口量可望也有小幅增加。 美国同时也是世界上最大的牛肉进口国，今年的牛肉进口量将达 150万 t；其次是 日本，86万 t。俄罗斯、 欧盟、墨西哥和韩国今年的牛肉进口量分别是 74、53、44．5和42万 t。 18 世界牛肉出口国一览表 kt 2002年 2003年 2002年 2003年 澳大利亚 1 361 1425 美 国 1 110 1 163 巴 西 881 970 加拿大 610 615 新西兰 504 535 欧 盟 510 530 印 度 400 420 阿根廷 340 390 乌拉圭 252 250 其 他 214 139 矫 究 缀 裔 参 船 维普资讯 http://www.cqvip.com