论文摘要
本文系统研究了光照控制策略、pH两阶段控制策略、溶氧（DOT）两阶段控制策略、以及搅拌桨顶端线速度（ITS）对药用真菌灵芝发酵过程的影响,发现了灵芝细胞生长的最适条件与次级代谢产物灵芝酸或灵芝多糖生物合成的最适条件往往不一致的特征,从而建立了上述各种策略综合利用的灵芝细胞多阶段培养过程,大幅度提高了灵芝酸或灵芝多糖的产量,并成功放大至200 L的机械搅拌生物反应器。本文第一方面的工作是建立了灵芝细胞三阶段光照培养过程。在考察的光质（蓝光、红光、白光和黑暗环境）范围内,灵芝酸最高含量（2.3 mg/100 mg DW）是在黑暗条件下达到的,而其产量（202.8 mg/L）是在白光光照条件下获得的。白光光照强度对灵芝酸生物合成的影响是不一致的。在前6天,100和300 lux有利于单位细胞灵芝酸生物合成,而在此之后500和1000 lux有利于其合成。灵芝酸产量在500 lux白光光照条件下达到其最高值（232.4 mg/L）。据此,建立了两阶段光照培养过程,即前2天进行暗培养,之后采用500 lux白光光照培养,灵芝酸产量为276.0 mg/L。根据前面观察到的实验现象,即100 lux白光光照在第2天到第8天有利于单位细胞灵芝酸生物合成,进一步建立了前2天暗培养、之后6天100 lux白光光照培养和第8天后500 lux白光光照培养的三阶段光照培养过程。在三阶段的光照培养过程中,灵芝酸产量得到明显提高,达到466.3 mg/L。本文第二方面的工作是在机械搅拌式发酵罐（STR）中建立了pH两阶段培养、DOT两阶段培养和补料的协同控制策略高效生产灵芝酸。在pH两阶段培养过程中,即在第4天将pH值由3.0上升到4.5,灵芝酸产量达到了321.6 mg/L,比起始pH值为5.5的发酵过程所获得的灵芝酸产量提高了190%。在DOT两阶段培养过程中,即在第6天将DOT由25%的空气饱和度下降至10%的空气饱和度,灵芝酸产量达到487.1 mg/L,分别比DOT恒定在25%的空气饱和度和10%的空气饱和度条件下所获得的灵芝酸产量提高了43%和230%。同时采用pH两阶段、DOT两阶段和补料的控制策略,灵芝酸产量达到了754.6 mg/L,为目前文献报道STR中的最高值。而同时采用DOT两阶段和补料的协同调控策略,胞外多糖和胞内多糖产量分别达到了3.54和4.86 g/L,其中胞内多糖的产量为文献报道的最高值。本文第三方面的工作是在7.5 L生物反应器中考察剪切力对灵芝细胞协同调控培养体系的影响。较低的剪切力即搅拌桨顶端线速度（Vtip）在0.154-1.234 m/s范围内,有利于灵芝细胞生长、灵芝酸含量和产量的提高,生物量、灵芝酸含量和产量依次为22.62 g/L、3.53 mg/100 mg DW和798.0 mg/L,分别比高剪切力培养组即Vtip在0.154-2.161 m/s范围内提高了104%、85%和276%。从而确定了在较低的剪切力条件下,即Vtip在0.154-1.234 m/s范围内,进行灵芝细胞协同调控培养。本文第四方面的工作是确定了灵芝细胞培养过程放大的关键性影响因子,灵芝细胞培养过程放大到200 L生物反应器中。在第4天将pH值由3.0上升到4.5、第6天将DOT由25%的空气饱和度下降至10%的空气饱和度、整个细胞培养过程剪切力（Vtip）控制在0.154-1.234 m/s范围内,200 L机械搅拌生物反应器中,灵芝酸含量和产量依次为3.7 mg/100 mg DW和673.1 mg/L,接近7.5 L机械搅拌生物反应器的发酵水平。从而确定了pH、DOT和剪切力作为灵芝细胞培养过程放大的标准。基于灵芝细胞生长和次级代谢产物生物合成所需最适条件的不一致性,本文首次建立了灵芝细胞多阶段培养过程高效生产灵芝酸和灵芝多糖,并建立了多标准协同的发酵工艺放大过程,实现了灵芝细胞在200 L生物反应器高效生产灵芝酸和灵芝多糖。灵芝细胞生物量（22.64 g/L）、胞内多糖产量（4.86 g/L）和灵芝酸产量（798.0 mg/L）均为文献报道STR中的最高值,为灵芝液体发酵工业化生产灵芝酸和灵芝多糖奠定了基础,同时也为其他药用真菌培养生产次级代谢产物提供了参考,为药用真菌发酵过程优化提供了借鉴。
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标签：药用真菌灵芝发酵过程论文; 放大关键性影响因子论文; 多阶段培养过程论文; 灵芝酸论文; 灵芝多糖论文;