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应用生物微胶囊固定化技术进行木糖醇发酵

万宁

  本文将ACA生物微胶囊技术应用于木糖醇发酵,研究了木糖醇的微囊化发酵方法。本文首先对ACA微胶囊的制备工艺进行了一般性的研究。利用简单液滴发生装置,制备了直径为2.5mm左右、机械强度为约13g/个的ACA生物微胶囊。对微胶囊性能的考察还发现,使用分子量约3万,浓度为0.6%,pH为5.5的壳聚糖溶液,当控制成膜时间15min左右、液化时间30min时,制得的微胶囊强度较好、内部液化完全。此外,对戊二醛作为外层修饰剂和多层膜方法的考察表明二者并不能提高微胶囊的强度。环境的pH对本文制得的微胶囊的强度影响不大,一般取pH为5。ACA微胶囊对于木糖和木糖醇的通透性都比较好,对于外部溶液中的木糖,渗透150min后胶囊内外浓度比可达到0.34∶1,而对于木糖醇,60min后即可达到1∶1,这有利于减小底物和产物的抑制作用。制得的ACA生物微胶囊被用于木糖醇的分批发酵,并与传统的游离发酵和海藻酸钙固定化发酵作对比。包埋Candida mogii细胞的微胶囊在连续的四批发酵里重复使用,结果显示,微囊化发酵始终保持约0.65(甚至更高)的转化率,且从第二批开始,其发酵终点也稳定在50hr左右。而重复使用菌体细胞的游离发酵则表现为转化率下降较大(由0.63到0.5),同时,海藻酸钙固定化发酵的木糖转化率则由0.38逐渐增大至0.59。这表明,木糖醇微囊化发酵的效果要优于游离或海藻酸钙固定化发酵。本文并且从木糖醇发酵的机理上分析了造成微囊化发酵远优于海藻酸钙固定化发酵的原因,得出了传氧性能是关键因素的结论。本文还研究了将微胶囊技术用于木糖醇的高细胞密度发酵。首先,采用均匀设计和多元逐步回归方法对高细胞密度微囊化发酵培养基进行优化研究,得到仅含6.8g/L酵母浸膏的优化培养基配方。与文献中针对游离发酵的优化培养基相比,新的培养基配方使木糖转化率从83%提高到88%,效果显著。然后,本文将包含了高密度菌体的微胶囊用于固定床连续发酵,在全回流的方式下,木糖的转化率稳定在0.6~0.7之间,木糖醇的产出速率保持基本恒定。这证明高细胞密度微胶囊适合用于固定床连续发酵。但反应器的生产速度还很低,要实现真正的应用还需作进一步的研究和改进。……   
[关键词]:生物微胶囊;壳聚糖;木糖醇;发酵;均匀设计
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华侨大学2001年