维生素B12与丙酸分离耦合发酵的研究

论文摘要

维生素B12是我国重要的微生物发酵产品之一,广泛应用于医药、食品和畜牧业,其生产主要通过微生物发酵得到。本论文从应用角度出发,初步研究了底物浓度、丙酸对菌体生长和钴胺素合成的影响,探索在发酵工程中在线分离丙酸,解除有机酸（丙酸）对菌体细胞生长的抑制,期望为钴胺素发酵生产工艺的改进提供参考借鉴。本论文主要进行了以下几个方面的研究。1.底物浓度对维生素B12发酵的影响考察了C源浓度和N源浓度对费氏丙酸杆菌发酵生产维生素B12的影响,实验结果表明葡萄糖浓度维持在2.0%,玉米浆浓度维持在4.0%时最有利于菌体生长。考虑到在发酵过程中补料的可操作性,把葡萄糖浓度维持在1.0%-3.0%,玉米浆浓度维持在3.0%-4.0%较为合理。2.丙酸对维生素B12发酵的影响本实验研究了外加丙酸对费氏丙酸杆菌生长的影响,同时考察了用更换新鲜培养基解除丙酸抑制后对费氏丙酸杆菌发酵生产维生素B12的影响。研究表明,外加丙酸的浓度在0-0.5%时菌体的μmax降为60%,外加丙酸1.0%时菌体的μmax降为30%。更换新鲜培养基解除丙酸抑制后,生物量提高了74.5%；脱氧腺苷钴胺素产量提高了40.7%。3.反应与分离耦合的发酵工艺研究初步探索了用离子交换树脂吸附解除有机酸抑制对费氏丙酸杆菌发酵生产维生素B12的影响。分别研究了利用固定床、扩张床定时吸附丙酸和扩张床在线吸附丙酸的发酵工艺,可有效解除有机酸对细胞生长的抑制,实现了细胞的连续生长,为连续发酵的生产工艺提供了借鉴。同时把新工艺应用于生产菌种,取得了良好的结果。4.陶瓷膜对菌体细胞生长影响的初步研究考察了陶瓷膜对菌体细胞生长活力的影响。实验表明发酵液通过陶瓷膜,菌体浓度浓缩到一半之前不会对细胞的生长活力造成损害。本实验为陶瓷膜分离细胞应用于发酵与分离耦合的工艺提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 12介绍'>1.1 维生素B₁₂介绍
• 12简介'>1.1.1 维生素B₁₂简介
• 12的生产'>1.1.2 维生素B₁₂的生产
• 12的检测方法'>1.1.3 维生素B₁₂的检测方法
• 1.2 丙酸介绍
• 1.2.1 丙酸简介
• 1.2.2 丙酸的生产
• 1.2.3 丙酸的检测方法
• 12'>1.3 费氏丙酸杆菌发酵生产维生素B₁₂
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 发酵工艺研究
• 1.4 吸附法分离技术
• 1.5 扩张床吸附技术
• 第2章 底物浓度对费氏丙酸杆菌生长的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌株
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 主要仪器与试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 费氏丙酸杆菌的发酵
• 2.3.2 葡萄糖浓度对菌体生长的影响
• 2.3.3 玉米浆对菌体生长的影响
• 2.3.4 分析方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 葡萄糖对菌体生长的影响
• 2.4.2 玉米浆对菌体生长的影响
• 2.5 小结
• 12合成的影响'>第3章 丙酸对费氏丙酸杆菌生长及VB₁₂合成的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 菌株
• 3.2.2 培养基
• 3.2.3 主要仪器与试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 费氏丙酸杆菌的发酵
• 3.3.2 外加丙酸对费氏丙酸杆菌生长的影响
• 3.3.3 解除丙酸和补加新鲜培养基对细胞继续生长的影响
• 3.3.4 分析方法
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 丙酸浓度对费氏丙酸杆菌生长的影响
• 3.4.2 解除丙酸抑制和补加新鲜培养基对细胞继续生长的影响
• 3.5 小结
• 第4章 丙酸杆菌耦合发酵工艺初步研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 菌株
• 4.2.2 培养基
• 4.2.3 主要仪器与试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 菌种的发酵
• 4.3.2 树脂（ZGA330）预处理
• 4.3.3 分批发酵（不控制pH）与补氨发酵
• 4.3.4 固定床定时吸附丙酸对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.3.5 扩张床定时吸附丙酸对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.3.6 扩张床在线定时吸附丙酸及补料对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.3.7 分析方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 分批发酵（不控制pH）与补氨发酵
• 4.4.2 固定床定时吸附丙酸对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.4.3 扩张床定时吸附丙酸对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.4.4 扩张床在线定时吸附丙酸及补料对费氏丙酸杆菌发酵的影响
• 4.5 小结
• 第5章 耦合发酵工艺应用于生产菌株发酵的初步研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 菌株
• 5.2.2 培养基
• 5.2.3 主要仪器与试剂
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 菌种的发酵
• 5.3.2 树脂（ZGA330）预处理
• 5.3.3 分批发酵
• 5.3.4 丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.3.5 固定床定时吸附丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.3.6 扩张床定时吸附丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.3.7 分析方法
• 5.4 实验结果与讨论
• 5.4.1 分批发酵
• 5.4.2 丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.4.3 固定床定时吸附丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.4.4 扩张床定时吸附丙酸对生产菌株发酵的影响
• 5.5 小结
• 第6章 陶瓷膜过滤对菌体细胞生长影响的初步研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验材料
• 6.2.1 菌株
• 6.2.2 培养基
• 6.2.3 主要仪器与试剂
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 菌种培养与发酵
• 6.3.2 陶瓷膜过滤浓缩菌体细胞
• 6.3.3 分析方法
• 6.4 实验结果与讨论
• 6.4.1 陶瓷膜过滤对菌体细胞活力的影响
• 6.5 小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 发表文章情况
• 致谢