黑曲霉K7是本课题组筛选得到的一株具有高a-葡萄糖苷酶活力的菌株,在此基础上开展固定化细胞技术应用于低聚异麦芽糖(isomaltooligosaccharide,IMO)的生产应用中。本文通过对黑曲霉K7转化木薯淀粉生产IMO的固定化细胞载体的进行选择,海藻酸钠作为固定化细胞载体比较理想。通过单因素实验和Box-Behnken(BBD)实验设计,利用响应面法分析对固定化细胞的载体条件进行优化,实验结果:海藻酸钠21 g/L,氯化钙20 g/L,菌丝体添加量87 g/L,颗粒直径3 mm,固定化时间120 min。在此条件下,固定化细胞的酶活力由最初的187.25 U/g,提高到235.23 U/g,提高25.6%。固定化细胞的酶学性质:最适温度45℃,最适pH值5.5,储存半衰期127d。在最佳的固定化细胞条件下,对固定化细胞转化木薯淀粉生产IMO的摇瓶转化条件进行优化,通过单因素优化及正交实验设计得到最佳的转化条件:转速160 r/min,温度40 ℃,初始pH值为5.0,固定化细胞胶体用量20 mL,木薯淀粉浓度150 g/L。在此条件下,连续重复使用20批次有效IMO含量保持稳定,含量达到36.8%,总IMO含量达70%。与游离菌丝体进行对比发现,固定化细胞明显提高细胞的重复利用次数和反应稳定性。在摇瓶实验的基础上,对固定化细胞技术生产IMO进行分批转化生产IMO和连续流加转化生产IMO实验两种不同的生产工艺进行研究。在简单放大性实验中,考察了温度及初始pH值对发酵罐分批转化生产IMO的反应稳定性的影响,实验结果在pH值4.0,温度40℃固定化细胞分批转化生产IMO有效IMO保持稳定,以此条件进行控制,以防止在转化反应过程中杂菌污染问题。通过利用对反应体系进行预处理实验,在温度50℃,对反应体系处理30min,能够有效的防止转化生产IMO过程中杂菌污染现象。通过对反应体系预处理后,在3.6L发酵罐中进行多批次重复转化反应10批,有效IMO含量达37.1%以上,总IMO达67%以上;在柱式反应器中连续反应30h,有效IMO含量达40%以上,总IMO达65%以上。