产聚羟基烷酸酯（PHAs）极端嗜盐菌（Halobacterium sp）XMQ19菌株高密度发酵工艺研究

论文摘要

本文以产PHAs极端嗜盐杆菌（Halobacterium sp）XMQ19为供试菌株,进行了高密度发酵工艺的研究,包括:出发菌株的选育、培养基和培养条件的优化、摇瓶发酵补料工艺和16L发酵灌补料工艺的探讨。采用尼罗蓝对原始菌株进行了筛选,获得8#菌株作为出发菌株,经摇瓶发酵,其生物量、PHA量和PHA生产力分别为12g/L、3.96g/L、0.055g/L/h。通过培养基优化和加倍试验,获得一个理想的培养基配方:淀粉4%,氯化铵0.2%,酵母提取物为0.4%,硫酸镁2%,氯化钾0.2%,磷酸二钾,0.00375%,氯化钠16%,trace metal solution 0.5ml/L,pH7.0。与原配方相比生物量和PHA量提高了19.6%和3.5%。经过优化后的发酵条件为:种子在48小时接种,500ml摇瓶装液量80ml,培养基初始pH在6.5-7.5,接种量在10%和消泡剂加入量不超过4mL/L。进行摇瓶补料工艺试验,以淀粉1%,氯化铵0.05%,YE0.05%,硫酸镁2%,氯化钾0.2%,磷酸二钾,0.00375%,氯化钠16%为初始培养基。淀粉补料开始时间为发酵20-70h,氯化铵补料开始时间为发酵5-40 h,淀粉的补料速率为1ml/h,补氮速率为0.2ml/h。通过间歇补料和指数流加补料的试验,发现指数流加补料较适合该菌的发酵培养。其发酵生物量、PHA量、PHA百分含量、细胞比生长速率以及PHA生产力分别为44.8g/L,19.8g/L,44%,0.503g/L.h,0.22g/L.h。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 前言
• 1.1 PHA的研究历程
• 1.2 PHA的分类、理化性质及生物学特性
• 1.2.1 PHA的分类
• 1.2.2 PHA的物理性质
• 1.2.3 PHA的化学性质
• 1.3 PHA生物学特性
• 1.3.1 生物降解性
• 1.3.2 可再生性
• 1.3.3 生物相容性
• 1.3.4 降解产物无毒性
• 1.3.5 表面可修饰性
• 1.4 PHA的合成
• 1.4.1 PHA的微生物合成
• 1.4.2 PHA生物合成代谢途径
• 1.4.3 化学合成PHA
• 1.4.4 植物中合成PHA
• 1.5 国内外发酵研究状况
• 1.6 高密度发酵
• 1.6.1 高密度发酵培养概述
• 1.6.2 高密度发酵的途径
• 1.7 PHA的应用以及前景
• 1.8 本课题研究目的与意义
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 菌种来源
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要设备与仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 培养方法
• 2.2.2 出发菌株复壮方法
• 2.2.3 发酵培养基的优化
• 2.2.4 发酵培养条件的优化
• 2.2.5 摇瓶补料试验方法
• 2.2.6 发酵罐补料分批发酵
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 细胞生物量的测定
• 2.3.2 PHA含量的测定
• 2.3.3 镜检观察PHA的方法
• 2.3.4 Yp/x和Yp/s的计算方法
• 2.3.5 总糖和还原糖的测定方法
• 2.3.6 NH4+测定方法
• 2.3.7 正交分析方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 细胞干重与吸光度标准曲线的制作
• 3.2 PHA紫外吸收标准曲线的制作
• 3.3 原始菌株的复壮和出发菌株的确定
• 3.4 发酵培养基配比优化
• 3.5 培养基加倍试验
• 3.6 培养基优化后的代谢曲线
• 3.7 发酵培养条件的优化
• 3.7.1 种子培养基的选择
• 3.7.2 种子生长曲线
• 3.7.3 摇瓶装液量确定
• 3.7.4 发酵培养基初始pH对生物量的影响
• 3.7.5 接种量对生物量的影响
• 3.7.6 消泡剂（豆油）对发酵的影响
• 3.8 摇瓶补料工艺研究
• 3.8.1 摇瓶补料发酵初始淀粉浓度的确定
• 3.8.2 摇瓶补料发酵工艺研究
• 3.8.3 摇瓶补料发酵工艺的正交试验结果验证
• 3.9 发酵罐补料研究结果
• 3.9.1 分批发酵代谢曲线研究结果
• 3.9.2 间歇补料
• 3.9.3 指数流加补料
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.2 讨论
• 参考文献
• 致谢