论文题目: 自絮凝酵母颗粒在线表征与发酵过程动力学
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物化工
作者: 葛旭萌
导师: 白凤武
关键词: 自絮凝酵母,在线检测,定量表征,本征动力学
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在国内外首次将激光聚焦反射式颗粒测量系统（Focused Beam Reflectance Measurement System, FBRM）应用于自絮凝酵母颗粒体系,建立了自絮凝酵母颗粒粒径分布的在线测量和定量表征方法,在此基础上: 以酿酒酵母和粟酒裂殖酵母的融合株——自絮凝颗粒酵母SPSC01为研究对象,选择搅拌罐式反应器为模式系统,利用FBRM在线检测了絮凝酵母颗粒的弦长频率分布。研究表明,在含有絮凝缓冲液的模拟系统中,每秒弦长数与自絮凝酵母细胞颗粒体系的生物量浓度之间有良好的相关性;不同的搅拌速率条件下,自絮凝酵母颗粒粒径分布均符合对数正态分布,并具有一定的相似性规律。 考察了各种常见的物理和化学因素对SPSC01自絮凝颗粒酵母絮凝状态的影响。SPSC01自絮凝酵母颗粒在温度超过60℃,或pH小于3.5或大于6.0时开始解离;钙离子对絮凝的促进作用明显强于镁离子,而钠离子则体现为抑制絮凝。蔗糖和葡萄糖对SPSC01的絮凝无显著影响,木糖和麦芽糖对絮凝有一定的抑制作用,甘露糖则显著抑制絮凝。少量的乙醇或钙离子促进絮凝,过量的乙醇或钙离子会抑制絮凝。研究表明,SPSC01的絮凝机理基本符合类外源凝集素假说,部分现象需要用钙桥假说解释。 通过提高发酵罐机械搅拌速率使自絮凝颗粒酵母体系分散到接近游离细胞大小的尺度,消除内扩散影响,研究其本征动力学规律,并利用建立的自絮凝酵母颗粒粒径分布的在线检测和定量表征方法对自絮凝酵母SPSC01絮凝颗粒的分散程度进行了分析和验证。细胞代谢过程中生成的CO2对测量体系产生了干扰,在通过数据的比对判定干扰峰位置后,在数据处理过程中排除了这种干扰,并证明SPSC01自絮凝酵母颗粒被分散至接近游离细胞的尺度。在此基础上,通过拟合实验数据得到了连续发酵过程中,SPSC01絮凝酵母细胞生长和乙醇发酵的本征动力学方程: μ=0.584·CS/0.155+CS+CS2/160.7 （1-CP/125）3.68+0.004 v=1.998·CS/0.427+CS+CS2/366.7 （1-CP/125）1.72+0.060 进一步通过控制发酵罐在不同的机械搅拌速率下运行,获得不同的自絮凝颗粒酵母尺度分布,研究了真实发酵过程中自絮凝颗粒酵母SPSC01絮凝颗粒粒径分布的特性,同时定量表征了粒径分布对表观发酵速率的影响。实验结果表明,间歇发酵过程中自絮凝酵母SPSC01絮凝颗粒的粒径分布比较符合对数正态分布,不同搅拌速率条
论文目录:
引言
第一章 文献综述
1．1 乙醇发酵工艺技术现状
1．1．1 传统乙醇发酵工艺
1．1．2 乙醇发酵新工艺新技术的研究与开发
1．1．2．1 超高浓度乙醇发酵技术
1．1．2．2 耐高温酵母菌株的选育及乙醇发酵技术
1．1．2．3 固定化酵母细胞乙醇发酵技术
1．1．2．4 代谢工程技术改造酵母菌株，提高乙醇发酵水平
1．1．2．5 基于木质纤维素类生物质资源的乙醇发酵技术
1．2 无载体固定化酵母细胞乙醇连续发酵新技术
1．2．1 自絮凝菌株的选育
1．2．2 适宜于自絮凝颗粒酵母乙醇发酵反应器的开发及流体力学研究
1．2．3 自絮凝颗粒酵母乙醇发酵工艺方案
1．2．4 存在的问题
1．3 酵母絮凝的机理
1．3．1 物理化学因素对酵母絮凝的影响
1．3．2 絮凝机制的假说
1．4 乙醇发酵过程动力学
1．5 自絮凝颗粒酵母乙醇发酵过程动力学
1．5．1 研究进展
1．5．2 自絮凝颗粒酵母粒径分布的调控方法
1．5．3 自絮凝颗粒细胞体系的表征方法
1．5．3．1 自絮凝颗粒细胞体系的离线检测与表征方法
1．5．3．2 自絮凝颗粒细胞体系的在线检测与表征方法
1．6 本论文的研究目标
参考文献
第二章 模拟系统中自絮凝酵母颗粒的在线检测和定量表征
2．1 引言
2．2 材料和方法
2．2．1 菌株
2．2．2 培养基
2．2．3 培养方法
2．2．4 絮凝颗粒悬浮液的制备
2．2．5 FBRM测量方法
2．2．6 弦长概率密度分布的模拟方法
2．3 结果与讨论
2．3．1 自絮凝酵母细胞颗粒体系生物量浓度对每秒弦长数的影响
2．3．2 弦长频率分布的最频值与颗粒粒径分布的关系
2．3．3 自絮凝酵母颗粒粒径分布的数学模拟
2．3．4 搅拌速率对弦长频率分布的影响
2．3．5 弦长频率分布的相似性
2．4 小结
符号说明
参考文献
第三章 物理化学因素对SPSC01絮凝状态的影响
3．1 引言
3．2 材料与方法
3．2．1 菌株、培养基和培养方法
3．2．2 絮凝缓冲液
3．2．3 絮凝颗粒悬浮液的制备
3．2．4 FBRM测量方法
3．3 实验结果与讨论
3．3．1 温度对SPSC01絮凝的影响
3．3．2 pH对SPSC01絮凝的影响
3．3．3 糖类对SPSC01絮凝的影响
3．3．4 柠檬酸对SPSC01絮凝的影响
3．3．5 钙、镁离子对SPSC01絮凝的影响
3．3．6 钠离子对SPSC01絮凝的影响
3．3．7 钙离子与乙醇对SPSC01絮凝的影响
3．3．8 关于SPSC01絮凝机理的讨论
3．4 小结
参考文献
第四章 SPSC01絮凝酵母乙醇连续发酵过程的本征动力学
4．1 引言
4．2 材料与方法
4．2．1 菌株、培养基和培养方法
4．2．2 连续发酵
4．2．3 弦长频率分布的数据分析
4．2．4 分析方法
4．2．5 动力学模型的建立
4．2．6 最大乙醇耐受度的测定方法
4．3 结果与讨论
4．3．1 代谢过程产CO_2气泡的影响
4．3．2 絮凝颗粒酵母粒径的计算
4．3．3 絮凝颗粒酵母粒径分布的模拟
4．3．4 本征动力学参数的测定
4．3．5 SPSC01絮凝酵母本征动力学的模拟
4．4 小结
符号说明
参考文献
第五章 粒径分布的调控及对发酵过程表观动力学的影响
5．1 引言
5．2 材料与方法
5．2．1 菌株、培养基和培养方法
5．2．2 SPSC01絮凝颗粒制备方法
5．2．3 间歇发酵方法
5．2．4 分析方法
5．2．5 弦长频率分布的数据分析
5．2．6 内扩散有效因子的测定
5．3 结果与讨论
5．3．1 搅拌速率对自絮凝酵母粒径分布的影响
5．3．2 自絮凝酵母颗粒粒径分布的相似性
5．3．3 粒径分布对发酵过程表观动力学行为的影响
5．4 小结
符号说明
参考文献
第六章 结论、创新点与后续研究工作展望
6．1 结论
6．2 创新点摘要
6．3 后续研究工作展望
攻读博士学位期间发表及完成的学术论文
致谢
个人简介
学习经历
完成及发表文章
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-09-07
参考文献
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- [4].麦角固醇发酵工艺的研究及优化[D]. 张木.北京化工大学2007
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