秸秆是一种大量的生物资源,通过发酵产生的多糖具有重要的实用价值。本文以玉米秸秆为研究材料,实验分为三部分:在本实验组前期工作的基础上进一步纯化多糖产物,分析多糖产量与微生物生长之间的关系,找出微生物生长对数期后期,从而确定连续培养进料时间;设计适用于秸秆悬浊液发酵装置;在该发酵装置中连续发酵,优化玉米秸秆发酵的试验条件,以期得到最佳微生物发酵条件,延长微生物生长稳定期,从而实现产物多糖的最大化积累。三部分实验的结论如下:(1)活化培养基的优化:活化培养基中加入的羧甲基纤维素钠和酵母膏都影响了产物的量,进一步实验表明酵母膏对产物成分不产生影响,为了降低产物背景值,后续试验中选用秸秆粉代替羧甲基纤维素钠。(2)多糖纯化方法的选择:相比于TCA法、HCl法,Sevag法多糖损失率(17.9%)相对较低,蛋白质的去除率(80.11%)略低于HCl法蛋白质的去除率(89.67%),因此,Sevag法更适合用于秸秆发酵产物多糖的纯化。(3)精制多糖:采用柱层析法纯化粗多糖FFSP,分别收集了两个多糖样品FFSP1、FFSP2,但是FFSP1、FFSP2中还是有少量的蛋白存在,推断多糖可能是一种糖蛋白。(4)菌群生长曲线的测定:在菌群生长的调整期、对数期、稳定期都有初级代谢产物多糖的产生,48h后进入稳定生长期,稳定期内多糖的产物达到最大值,并能够稳定一段时间,这表明我们可以通过延长菌群的稳定期来实现连续培养产物的最大化积累。(5)发酵罐设计:发酵罐装置选用316L型不锈钢,罐体全容积为5L,内部直径147mm,壁厚3mm,装液系数70%,工作压力定为0.1MPa,法兰盖直径240mm,夹套内经10mm。(6)发酵罐进出料口设计:将其进出料口设置为四分口,通过管径转换器达到改变管径、控制流量、精密计量的目的,该装置既适用与液体培养基的发酵,又可用于粒径较大的固体悬浊液培养基的发酵。(7)发酵罐进气装置的设计:装置适合秸秆悬浊液连续发酵,解决了发酵过程中易染菌及固体物质堵塞喷气孔后进气装置难以清理等问题,其主要包括:空气泵、硅胶软管、气动隔膜阀、气体流量计、普通空气过滤器、精密空气过滤器、发酵罐进气管道、单管多孔环形空气分布器。进气硅胶软管依次连接上述装置,进气管道用螺母固定在发酵罐法兰盖上,进气管道上自进气端开始设置管螺纹结构,螺纹长度为5cm,从而可以上下调整空气分布器的高度;进气管道的末端、空气分布器进气端设置圆锥外螺纹结构,由两端内螺纹钢制接头连接,单管多孔环形空气分布器设置在发酵罐罐体1/3高度的位置。(8)发酵条件优化:通过PB设计连续发酵试验,结果表明稀释率为显著性负影响,对稀释率做进一步的单因素实验找出在稀释率为0.353m L/min时,连续发酵试验多糖产物积累的稳定期较长,且同比其他不同稀释率条件下多糖的产量最高。本试验推动了秸秆发酵工业化进程,为秸秆资源化利用奠定了良好的理论基础。