发酵工程工艺设计(3)

2019-04-09 10:37

3培养基的优化

3.1产酶培养基

用10g/L微晶纤维素取代20g/L葡萄糖,加入吐温-80 1.0 mL/L,其余成分与种子培养基(1)相同,pH调至4.8。

3.2摇瓶种子培养

将50 mL原始菌种接种到种子培养基(1)的250 mL锥形瓶中,121℃,30 min灭菌。接种后,于28℃,200 r/rain震荡培养2.5-3d,培养液浑浊,作为种子液。

50 mL种子培养基2的250 mL锥形瓶中,121℃,30 min灭菌。吸取2.5mL种子液,接人装有50 mL种子培养基2的250 mL锥形瓶中,28℃、200 r/min培养2 d。

3.3产酶发酵培养

吸取2.5 mL种子液,接入装有50 mL产酶基础培养基的250 mL锥形瓶中,28℃、200 r/min下发酵培养。

3.4生长曲线的绘制

菌丝体干质量曲线:从接种开始,每隔1 d取样,菌丝烘干称质量,直至9 d,绘制该菌株生长曲线,了解其生长周期。细胞干质量的测定方法:取5 mL稀释到适当倍数的培养液,加入5 mL l mol/L高氯酸溶液,沸水浴20min,测OD260,得[A];同上面方法测得接种前培养基测OD260,得[B]。

质量浓度(g/L)=0.65 ╳([A]一[B])。

滤纸酶活的曲线:从接种开始,每隔1 d取样,测定产酶基础培养基中单氏木霉产生的纤维素酶的滤纸酶活,直至9 d,绘制该菌株滤纸酶活曲线,了解其生长周期内产酶情况,以利于找到菌体生长周期中最大的产酶的时间。

3.5纤维素酶活力测定

(1)葡萄糖(G)标准曲线的制作

取8支洗净烘干的25 mL具塞刻度试管,编号后按表3加入标准葡萄糖(G)溶液和蒸馏水,配制成一系列不同浓度的葡萄糖溶液。充分摇匀后,向各试管中加人3 mL DNS溶液,摇匀后沸水浴5 min,取出冷却后用蒸馏水定容至25 mL,

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充分混匀。在540 nm波长下,以1号试管溶液作为空白对照,调零点,测定其它各管溶液的光密度值并记录结果。

(2)滤纸酶活力的测定根据Ghose推荐的方法测定滤纸酶活。一个酶活单位(IU)定义为50℃下每分钟水解底物生成1 μmol葡萄糖。

0.5行加入10 mm×60 mm的滤纸条(约50 mg),50℃水浴中保温60 min,迅速加入3 mLDNS溶液,混匀,沸水浴5 min,取出置于冷水中冷却。加纯水至25 mL,混匀,以1号试管溶液为空白对照调零点,540 nm下测定2、3、4号试管液的光密度值(光密度值在0.2~0.8 log之间),根据3个重复光密度的平均值,存标准曲线上查出对应的葡萄糖含量,按式4.2.3计算出滤纸酶活力(U/g):

3.6培养基的优化方法

3.6.1最佳工业纤维素浓度的选择

分别以浓度为10、20、30、40、50、60 g/L的工业纤维素作为单一碳源,替代产酶基础培养基中的微晶纤维素,制备液体发酵产酶培养基,各取50 mL分装于250 mL锥形瓶中,做一组平行,灭菌后待用,吸取培养好的种子液2.5 mL,接入上述培养基,28℃、160 r/min下培养24 h。

取培养时间1、2、3、4、5、6、7和8 d的发酵液,用滤纸酶活力(FPA)法测定酶活,选取最佳工业纤维素浓度。 3.6.2最佳(NH4)2S04质量浓度的选择

以工业纤维素(浓度为30 g/L)为单一碳源,分别以浓度为8、10、12、14、16、18 g/L的(NH4)2S04。,制备液体发酵产酶培养基,各取50 mL分装于250 mL锥形瓶中,做一组平行,灭菌后待用,吸取培养好的种子液2.5 mL,接入上述培养基,28℃、200 r/min下培养24 h。

取培养时间1、2、3、4、5、6、7和8 d的发酵液,用滤纸酶活力(FPA)法测定酶活,选取最佳(NH4)2S04浓度。 3.6.3最佳Mandels营养盐浓缩液浓度的选择

选取浓度为30 g/L工、Ip纤维素为单一碳源,浓度为12 g/L的(NH4)2S04。,分别吸取50、75、100、125、150、175、200 mL的Mandels营养盐浓缩液,制备液体发酵产酶培养基,各取50 mL分装于250 mL锥形瓶中,做

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一组平行,灭菌后待用,吸取培养好的种子液2.5mL,接人上述培养基,28℃、200 r/min下培养24 h。

取培养时间1、2、3、4、5、6、7和8 d的发酵液,用滤纸酶活力(FPA)法测酶活,确定最佳Mandels营养盐浓缩液浓度。 3.6.4结果与分析 3.6.4.1葡萄糖标准曲线

根据不同浓度葡萄糖下测定的光密度值数据以葡萄糖含量(mg)为横坐标,对应的光密度值为纵坐标,绘出葡萄糖标准曲线,如图3-1所示。

图3-1 葡萄糖标准曲线

3.6.4.2生长曲线

菌丝体干质量曲线:从接种开始,每隔l d取样,菌丝烘十称质量,直至9 d,以培养天数(d)为横坐标,对应的菌体干质量(mg)为纵坐标,绘制该菌株生长曲线,了解其生长周期,绘制细菌生长曲线,如图3-2所示。

滤纸酶活的曲线:从接种开始,每隔l d取样,测定产酶基础培养基中纤维素酶的滤纸酶活,直至9 d,以培养天数(d)为横坐标,对应的滤纸酶活(U·mL-1)为纵坐标,绘制该菌株滤纸酶活曲线,如图3-3所示。

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图3-2 菌株生长曲线

图3-3 菌株产酶曲线

3.4.6.3最佳工业纤维素浓度的选择结果

在其他条件不变的情况下,以不同工业纤维素浓度,对各个时间段滤纸酶活绘制曲线,以工业纤维素浓度(g/L)为横坐标,对应的滤纸酶活(U·mL-1)为纵坐标,绘制图3-4。

由图3-4可知,其他条件不变的时候,工业纤维素含量为30 g/L,在5d时滤纸酶活达到最高,所以确定工业纤维素的最佳浓度为30 g/L。

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图3-4 不同工业纤维素浓度下的滤纸酶活

3.4.6.4最佳(NH4)2S04浓度的选择结果

在其他条件不变的情况下,以不同(NH4)2S04浓度,对各个时间段滤纸酶活绘制曲线,以(NH4)2S04浓度(g/L)为横坐标,对应的滤纸酶活(U·mL-1)为纵坐标,绘制图3-5。

由图3-5可知,其他条件不变的时候,(NH4)2S04浓度为12 g/L,在5d滤纸酶活达到最高,所以确定(NH4)2S04最佳浓度为12 g/L

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