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出芽短梗霉菌(Aureobasidium pullulans)是一种多形态的真菌,在适当条件下可生产一种胞外多糖普鲁兰多糖。它是一种很有运用前景的生物多糖。本文进行了摇瓶和30L发酵罐试验。为寻求最适培养基和发酵条件,通过正交试验研究了出芽短梗霉发酵生产普鲁兰的最佳培养基配方,单因素试验研究了最佳发酵条件;为定量研究30L发酵罐中试发酵过程菌体生长、多糖生成、和基质消耗过程,采用逻辑方程(Logistic Equations)、Luedeking-Piret方程,根据30L发酵罐实验数据计算模拟,分别建立了菌体生长、多糖生长、基质消耗动力学模型,为进一步实现工业化生产提供依据。为探讨发酵产物普鲁兰作为新型生物絮凝剂处理含高浓度重金属离子污水的前景,首次利用普鲁兰对含有标准配置浓度重金属离子的污水进行了单因素对比絮凝试验,得到了最优絮凝条件,研究了Cr2O42-、Hg2+、Cd2+、Cr3+、Pb2+五种常见的重金属离子在最优絮凝条件下的去除率,初步确定了普鲁兰系统处理高浓度金属离子污水的效果。摇瓶发酵优化条件为(g/L):玉米淀粉糖化液100,酵母膏2.0,(NH4)2SO4 0.6,K2HPO4 3.0,KH2PO4 2.0,NaCl 1.0, MgSO4.7H2O 0.2,最适初始pH为6.5,最适温度为28℃,装液量150/500mL,摇床转数为200rpm。30L发酵罐优化条件为(g/L):玉米淀粉糖化液100,酵母膏2.0, (NH4)2SO4 0.6,K2HPO4 3.0,KH2PO4 2.0,NaCl 1.0, MgSO4.7H2O 0.2,最适初始pH为6.5,最适温度为28℃,接种量10%,搅拌速度为300rpm。pH值是发酵过程中重要参数之一,本实验中使用的出芽短梗霉菌株N3.837最佳初始pH值应控制在6.5;当初始pH值=6时,菌体很快转化为Y-相,初始pH值=2时,整个生长期菌体几乎都呈M-相;Y-相细胞是多糖合成的最主要形态。控制发酵过程恒定pH=6时,不论多糖量还是生物量,都低于初始pH=6且不控制发酵过程pH的条件。30L发酵罐中菌体生长,普鲁兰的合成及玉米淀粉水解物的消耗动力学数学模型及主要模拟参数为:细胞生长动力学模型:X (t ) = 0 .196exp0.04170.889+0.111exp(0 .0417t)普鲁兰生成动力学模型: P (t ) = 0 .147+0.938X(t ) +0.106In[0 .889+0.111exp(0 .0417t)]底物消耗动力学模型: S (t ) = 6 .735?3.75X(t ) ?0.084In[0 .889+0.111exp(0 .0417t)]对实验数据和模型数据进行了比较,证明模型计算值与实验效果拟合良好为普鲁兰的放大工业化生产提供依据。系统絮凝实验研究表明:在混合搅拌强度250 r/min,混凝时间1min,絮凝搅拌强度60r/min,絮凝反应时间5min,室温条件下普鲁兰须和Al2(SO4)3复配使用,投加顺序为普鲁兰+ Al2(SO4)3,最适pH值应控制在7.0左右, Cr2O42-去除率达87.5%, Hg2+去除率达46.7%; Cd2+去除率达62.2%; Cr3+去除率达90.3%; Pb2+去除率达97.5%,证实普鲁兰用作含重金属离子污水净化剂有着其它絮凝剂无法比拟的优点,具有广阔的运用前景。