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本文以游动放线菌为实验对象,从三个方面对阿卡波糖发酵进行了研究:种子培养基及接种方式的优化,以渗透压为主要调控参数的发酵工艺优化及50L到2000L发酵罐放大研究。
传统阿卡波糖发酵工艺对种龄,接种量的控制缺乏定量化标准,发酵稳定性很差。因此我们对种子培养基配方,接种量,种龄,进行了优化,发现以葡萄糖10g/L,工业麦芽糖,10g/L,淀粉10g/L为碳源,豆粕粉,40g/L为氮源,种龄32h-36h,接种量10%-15%时种子质量最佳。
后续研究发现,传统分批发酵方式及控制工艺下,发酵效价很难获得提高。游动放线菌(Actinoplanes sp.)发酵合成阿卡波糖具有生长相关性,分批发酵的方式限制了游动放线菌的最佳生长和产素状态。因此我们采用流加补料的方式进行发酵过程优化,并研究了发酵的搅拌,溶氧,葡萄糖,麦芽糖前体等参数对阿卡波糖生物合成的影响,获得了最佳的发酵工艺。当发酵过程控制葡萄糖浓度为10g/L,麦芽糖浓度为60-70g/L,溶氧不低于70%,可显著提高阿卡波糖效价,并能有效降低杂质组分C的生成。
研究中我们发现,游动放线菌由于其本身特殊性,对渗透压十分敏感。我们将渗透压作为发酵关键控制参数之一,发现通过控制发酵前期渗透压300 mOsm/kg,中后期400-500 mOsm/kg之间,发酵效价显著提高。
同时我们在50L罐上同步进行了放大研究,效价均提高了44%以上(发酵周期120h),最高效价达3360mg/L,组分C浓度低于0.3%。放大到2000L规模后,发酵80小时即获得2440mg/L的效价,组分C浓度低于0.5%。