高生物素谷氨酸发酵中溶氧水平与生物素用量的研究

２第０２４０

ｓ卷ｇ鄹５期ｆｌ

ｆ箩Ｐ＆ｍｃＨ眦粤

高生物同＝士例素谷氨酸发酵中溶氧水平与生物素用量的研究

ＭＶｏｑｌ．２．４２，。Ｎｏ。．３。

Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｌｅｖｅｌｓａｎｄｂｉｏｔｉｎａｍｏｕｎｔｉｎｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ

ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｉｏｔｉｎ

邓毛程１

ＤＥＮＤＭａｏ．ｃｈｅｎ９１

吴亚丽１

ＷＵＹａ．１ｉ１

梁世中２

ＬＩＡＮＧＳｈｉ－ｚｈｏｎ９２

王

瑶３徐国华４

ＸＵＧｕｏ．ｈｕａ４

ＷＡＮＧＹａ０３

（１．广东轻工职业技术学院，广东广州５１０３００；２．华南理工大学生物科学与工程学院，广东广州５１０６４０；

３．广州奥桑味精食品有限公司，广东广州５１０２８０；４．山东阜丰发酵有限公司，山东莒南７２１０１３）

（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ

ＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０３００，Ｃｈｉｎａ；

ｏｆＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ

Ｃｈｉｎａ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；

３．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＡｏｓａｎｇ

ＭｏｎｏｓｏｄｉｕｍＧｌｕｔａｍａｔｅＦｏｏｄＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０２８０，Ｃｈｉｎａ；

４．Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ

ＦｕｆｅｎｇＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ

Ｌｉｍｉｔｅｄ

Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｕｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ７２１０１３，Ｃｈｉｎａ）

摘要：为提高生物素缺陷型菌株发酵生产谷氨酸的单罐产量，对发酵罐搅拌器和高生物素谷氨酸发酵工艺进行研究。试验结果表明：将１００ｍ３发酵罐原有６弯叶圆盘涡轮搅拌器改造为６半圆叶圆盘涡轮搅拌器，并对其尺寸进行优化，发酵罐的溶氧系数提高了１４７％；通过在最终改造的发酵罐中进行发酵试验，其适宜的初始生物素浓度和单罐谷氨酸产

ｔｉｎｇ

ｂｉｏｔｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ

ｔｈｅ

ｙｉｅｌｄｏｆｓｈｔａｍｔｅ

ｉｎ

ｓｉｎｇｌｅｆｅｒｍｅｎｔｏｒ

ｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｌｕｔａｎｉｅａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ；Ｂｉｏｔｉｎ；Ｂｉｏｍａｓａ；Ｓｔｉｒｌｅｒ

我国谷氨酸发酵生产主要以淀粉为原料和以生物素缺陷型菌株为生产菌株。近十几年来，由于谷氨酸发酵工艺在接种量、生物素用量及流加糖等方面不断创新，产酸水平由

８０

量均达到最高，分别为１２．２彬Ｌ和１１．６５

的显著提高。

ｔ，比搅拌器改造

前分别提高了５６％和２５％。因此。提高发酵罐的溶氧系数，有利于提高生物素的适宜用量，最终促进了单罐谷氨酸产量关键词：谷氨酸发酵；溶氧；生物素；茵体量；搅拌器

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒ

ｔｏｔ

ｔｏ

ｇ／Ｌ左右提高至１３０ｇ／Ｌ以上，单罐增产显著¨１。从生物

素用量的演变历程来看，许多工厂已经由传统的生物素“亚

ｉｎｃｒｅａｓｅ

ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆ

ｇｌｕｔａｍａｔｅ

ｉｎ

ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ

适量”工艺发展为新型的生物素“超亚适量”工艺，生物素

ｆｅｒｍｅｎ—

ｗｉｔｈｂｉｏｔｉｎ—ａｕｘｏｔｒｏｐｈｉｃｂａｃｔｅｒｉａ，ｔｈｅ

ｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈ

ｓｔｉｒｒｅｒ

ｏｆｆｅｒｍｅｎｔｏｒａｎｄ

ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

ｈｉｇｈ

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

ｂｉｏｔｉｎ黜ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ

ｏｘｙｇｅｎ

９１．．ｍａｔｅ

ｉｎ—

“皿适量”工艺中的生物索浓度仅为５彬Ｌ以下，而生物素

“超亚适蹙”工艺中的生物素浓度为５一ｌＯ彬Ｌｌ２｜，其生物

素用量明显增大。理论上，对于生物素缺陷型菌株，增大用量町提高菌体浓度，在适当的发酵控制下，当菌体内生物素被消耗至“贫乏”水平，菌体可大量合成谷氨酸，从而达到提高代谢产物浓度的目的。但是，谷氨酸产生菌的生长和代谢往往还受到其它因素影响，在目前的发酵条件下，发酵罐的溶氧条件就是制约因素之一旧１。为了进一步提高发酵产酸水平，对高生物素谷氨酸发酵中生物素用量和溶氧条件进行研究。

ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ

ｓｉｘ

ｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄ

ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ

ｓｔｉｒｒｅｒ

ＷａＳ

ｃｒｅａｓｅｄ１４７％ｂｙｔａｋｉｎｇ

ｓｉｘｓｉｏｎｉｎ

ｈａｌｆｒｏｕｎｄｂｌａｄｅｄｉｓｋｔｕｒｂｉｎｅ

ｓｔｉｒｒｅｒｉｎ

１００

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ｉｎｓｔｅａｄｏｆ

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ｓｔｉｒｒｅｒＷｅｐｅ

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ａｎｄ

ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｆｅｒｍｅｎｔｏｒ，ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｉｎｉｔｉａｌ

ｗｅｒｅ

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｔｉｎ

ｔｏ

ｔｈｅｙｉｅｌｄｇｌｕｔａｍａｔｅｉｎｓｉｎｇｌｅｆｅｒｍｅｎｔｅｒａｎｄ

１１．６５

ｍａｘｉｍｉｚｅｄ，ｕｐ１２．２斗ｇ／Ｌ

ｔ．ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ５６％ａｎｄ２５％ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ａｓ

ｏｘｇｅｎ

ａ》

ｓｕｉｔ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄ

ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ

Ｃａｎｈｅｌｐ

ｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｉｔ－

基金项目：广东省工业攻关计划项目资助（项目编号：

２００６８１３００１ｏ（）９１

‘

１材料与方法

１．１材料与主要设备

菊种：Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｉａｎｊｉｎｅｓｅ葡萄糖：采用双酶法制备；

Ｓ９ｌ１４：

作者简介：邓毛程（１９７１一），男。广州轻工职业技术学院食品与生物

工程系高级工程师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｅｎｇｍｅ＠１６３．ｔｏｍ

收稿日期：２００８一０１一０６ｌＯ

科研开发

玉米浆、糖蜜、生物索、ＫＨ２Ｐ０４、ＭｇＳＯ，?７Ｈ２０、ＫＣｌ、Ｈ３Ｐ０。、消泡剂等：市购；

１０

ｍ３种子罐、１００ｍ３发酵罐：工厂生产设备；

溶氧电极ＩｕＰｍ２０００：ＭＥＴｒＬＥＲＴＯＬＥＤＯ公司；离心机ＴＤＬ８０－２Ｂ：上海安亭科学仪器厂；

干燥箱ＤＨＧ－９０２３Ａ：上海精密仪器仪表有限公司；谷氨酸测定传感器ＹＳＩ－２７００：美国ＹＳＩ公司。Ｉ．２方法

工艺流程

葡萄糖液无茵空气消泡剂液氨

基础培养基

斜面—＋摇瓶＿＋１０ｍ３种子罐－－－｝１００ｎ１３发酵罐

图ｌ

高生物素谷氨酸发酵工艺流程

ＦｉｇｕｒｅＩ

Ｔｈｅｆｌｏｗ

ｄｉａｇｒａｍｏｆｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｗｉｔｈｈｉｓｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｉｏｔｉｎ

１．２．１

斜面与摇瓶的种子培养斜面种子与摇瓶种子的培

养基及培养方法与文献［４］相同。

１．２．２１０

ｍ３种子罐的种子培养葡萄糖３００ｋｇ，ＫＨ２ＰＯ。

１２

ｋｇ，Ｍｇｓ０４?７Ｈ２０６

ｋｓ，糖蜜１００ｋｇ，玉米浆２００ｋｇ，纯生

物素１５０ｒａｇ，ＦｅＳ０４、ＭｎＳ０４各１４ｇ，消泡剂１．５ｋｓ，定容

７０００

Ｌ，实罐灭菌至１２１℃保温１０ｍｉｎ，冷却后用液氨调节

至ｐＨ７．０，接入ｌ５００ｍＬ摇瓶种子液。培养过程中，流加液氨控制ｐＨ为７．０—７．２，搅拌转速为１６０ｒ／ｒａｉｎ，温度控制为３２～３３℃，通气量控制为０．２０～０．３６ＹＹｍ，培养１０

ｈ¨ｊ。

１．２．３

１００

ｍ３发酵罐的发酵基础发酵培养基配制：葡萄

糖１０５６０ｋｇ，８５％的Ｈ３Ｐ０４６６ｋｇ，ＫＣＩ

１０ｋｇ，ＭｇＳ０４?７Ｈ２０

７５

ｋｓ，蹦０４、ＭｎＳ０４各１３２

ｇ，消泡剂５ｋｓ，糖蜜５０ｋｇ，玉米

浆１００ｋｓ，调节纯生物素用量，使种子罐培养基与发酵培养基的总生物素量相对于发酵液初始体积的浓度达到试验要求，定容使发酵液初始体积为６６ｍ３。连续灭菌温度为１２１—１２２℃，维持８—１０ｍｉｎ，冷却至３３℃后接人种子罐成熟的种

子液，进行发酵３２ｈ。发酵过程中，参照文献［１］中的控制方法，根据菌体需氧量控制搅拌转速为１２０ｒ／ｍｉｎ以及通气量为０．２２～０．４８ｗｍ（相对发酵液初始体积）；根据菌体细胞生长、代谢的最适温度范围不同而在３３～４０℃范围内采用分阶段多级温度控制，即由较低的生长温度逐渐升高至较高的代谢温度；连续流加液氨控制ｐＨ为７．１０—７．６０；根据发酵液中残糖浓度以及菌体的耗糖情况，流加４４０ｓ／Ｌ的葡萄糖液；根据泡沫状况流加消泡剂。１．２．４发酵罐搅拌器的改造

发酵罐搅拌器的改造方法与

文献［５］相同。原有发酵罐的搅拌系统由３档６弯叶圆盘涡轮搅拌器组成，首先将搅拌器改为６平直叶圆盘涡轮搅拌器、６半圆叶圆盘涡轮搅拌器，检测溶氧系数后选择出最好的搅拌器类型；然后对搅拌器尺寸进行优化，尽可能迸一步提

２００８年第３期

高发酵罐的溶氧系数，从而有效地配合高生物素谷氨酸发酵

工艺。６弯叶圆盘涡轮搅拌器、６平直叶圆盘涡轮搅拌器、６半圆叶圆盘涡轮搅拌器如图２所示。

６弯叶搅拌器６平直叶搅拌器６半圆叶搅拌器

图２三种搅拌器

Ｆｉｇｕｒｅ

２

Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓ

ｏｆｓｔｉｒｒｅｒｓ

１．２．５搅拌器改造前后的发酵试验在搅拌器改造前后，

调节基础发酵培养基的纯生物素用量，使总生物素相对于发酵液初始体积的浓度不同，通过在不同初始生物素浓度水平下进行发酵试验，研究发酵过程中的溶氧条件、适宜生物素用量及其对发酵结果的影响。

１．２．６相对溶氧浓度的测定采用溶氧电极测定，在发酵罐接种前对溶氧电极定标为１００％，培养过程中所测的溶氧浓度为相对溶氧浓度旧’７Ｊ。

Ｉ．２．７溶氧系数的测定采用溶氧电极在发酵过程中进行动态法测定溶氧浓度ＣＬ、溶氧浓度变化速率（ｄＣＬ／ｄｔ）及菌体耗氧速率ｒ，以ＧＬ对［（ｄＣＬ／ｄｔ）＋ｒ］作图可得一条直线，直线斜率为一（１／ｋ。ａ），即可求得溶氧系数ｋＬａ［７．８１。１．２．８菌体干重的测定吸取发酵液１０ｍＬ于３

１３００ｒ／ｍｉｎ

离心分离３０ｍｉｎ，用蒸馏水洗涤２次，然后置于１０５℃干燥至恒重，并称量菌体干重一Ｊ。１．２．９生物素的测定

采用微生物法测定，即建立生物素

的梯度浓度与生物素缺陷型谷氨酸菌的生长量（ＯＤ）的对应关系标准曲线，待测样品经稀释后接种培养１２ｈ，检测培养液ＯＤ，再从标准曲线中找出已知ＯＤ所对应的生物素浓

度…。

１．２．１０谷氨酸的测定采用生物传感器ＹＳＩ－２７００测定。

１．２．１ｌ

葡萄糖的测定采用斐林氏试剂法测定。

２结果与讨论

２．１

搅拌器改造前的发酵结果

在原有６弯叶圆盘涡轮搅拌器的发酵罐中，进行了不同

生物素用量的发酵试验，其结果如表１所示。试验结果表

明，初始生物素浓度的适宜范围为７．５—８．０彬Ｌ。对于生

物素缺陷犁菌株的谷氨酸发酵，生物素用量直接影响了细胞生长，当初始生物素浓度低于适宜范围时，产酸水平随初始生物素浓度减小而减小。同时，生物素用量又直接影响细胞膜渗透性…，从而影响了谷氨酸由胞内向胞外渗透，当初始生物素浓度高于适宜范围时，由于菌体细胞过度生长及细胞膜渗透性不良，导致产酸水平与转化率均随初始生物索浓度增大而减小。

‘

１１

第２４卷第３期

邓毛程等：高生物素谷氨酸发酵中溶氧水平与生物素用量的研究

表１

搅拌器改造前不同生物素用量的发酵结果

Ｔａｂｌｅｌ

Ｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

ｂｉｏｔｉｎｂｅｆｏｒｅｔｈｅ

ｄｅｓｉｇｎｅｄｒｅｆｏｒｍｏｆｓｔｉｒｒｅｒ

对不同初始生物素浓度的发酵采取相同的控制条件，发酵过程的相对溶氧变化曲线如图３所示。可以看出，发酵

ｈ以前三者的相对溶氧变化基本一致，当菌体进入对数生

长期以后，生物素用鼍愈大，菌体生长量和耗氧量愈大，从而使相对溶氧表现为愈小。对于固有溶氧条件的发酵罐，其谷氨酸发酵具有一个初始牛物素浓度的适宜范围，当生物素用量远超出此范围时，菌体鼍过度增长会使溶氧浓度低于临界溶氧浓度，导致菌体生长因溶氧不足而受抑制，不利于生物素进一步被消耗至“贫乏”水平，从而使谷氨酸代谢受到影响。因此，生物素用量取决于发酵罐的溶氧条件。

∞－，４３－－初始生物索浓度７．０斗ｇ，Ｌ踮．－ｓｔ－－初始生物索浓度８．０“ｇ，Ｌ

—加初始生物索浓度９．０ｐ班

∞

辑缝簧罂

∞加

０

２

４

６

８

１０１２１４１６１８２０２２２４２６２８３０３２

发酵时间

Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｉｍｅ／ｈ

图３发酵过程的相对溶氧变化曲线

Ｆｉｇｕｒｅ

３Ｔｈｅｃｈａｎｇｅ

Ｃｕｌ－ｖ＇ｅ

ｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｓ－

ｓｏｌｖｅｄ

ｏｘｙｇｅｎ

ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ

按照１．２．４方法进行改造搅拌器，改造过程中各种搅拌器的径向投影如图４所示，部分相关尺寸数据如表２所示，部分溶氧系数的检测数据如图５所示。Ｖａｎ＇ｔＲｉｅｔ等¨ｏ３揭示了气穴形成以及涡轮搅拌器气一液分散的机理，选择适合形式的搅拌器有利于降低气穴形成程度，从而有利于提高溶氧系数。图５和表２表明，发酵罐搅拌器对溶氧系数的影响与文献［５］的相同，溶氧系数由高至低的次序为：６半圆叶搅拌器Ｃ＞６半圆叶搅拌器Ｂ＞６半圆叶搅拌器Ａ＞６平直叶搅拌器＞６弯叶搅拌器，由于６弯叶、６平直叶和６半圆叶Ａ的叶片径向截面积相同，而６半圆叶Ａ搅拌器的溶氧系数明显高于６弯叶搅拌器，说明半圆叶圆盘涡轮搅拌器对气穴的生长

１２

有一定抑制作用，宜选为进一步研究的对象。

图４搅拌器径向投影的示意图

Ｆｉｇｕｒｅ４

Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｍａｐｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｒａｄｉａｌｐｒｏｊｅｃｔｏｆｓｔｉｒｒｅｒ

表２各种搅拌器径向投影的部分尺寸

Ｔａｂｌｅ２

Ｔｈｅｐａｒｔｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｂｏｕｔ

ｔｈｅｒａｄｉａｌ

ｐｒｏｊｅｃｔ

ｏｆｓｔｉｒｒｅｒ／ｒａｍ

、ｋ

豁

垛

球涎

宝∞１瑚啪啪啪舳∞∞∞不同搅拌器

Ｖａｒｉｏｕｓｓｔｉｒｒｅｒｓ

图５不同搅拌器的溶氧系数

Ｆｉｇｕｒｅ

５

Ｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ

ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＶＳＪ＇ｉｏｕｓｓｔｉｒｒｅｒｓ

Ｖａｎ’ｔ

Ｒｉｅｔ研究了多层搅拌器的大型反应器，总结出：溶

氧系数后，，ｏ随搅拌功率增大而增大¨¨。Ｍｉｃｈａｌ、福田秀雄等研究了大型反应器的各种涡轮搅拌器，又总结出：对于同一类型搅拌器，搅拌叶的长度￡、宽度彤及搅拌直径Ｄ愈大，其溶氧系数ｋＬａ也愈大¨…。由于６半圆叶Ａ搅拌器的搅拌功率只有６弯叶搅拌器的６５％左右，故在对搅拌器尺寸优化过程中町逐渐增大叶片尺寸，以提高发酵罐的溶氧系数ｋＬａ。当由６半圆叶Ａ改为６半圆叶ｃ时，其搅拌功率接近６弯叶搅拌器的搅拌功率，而其溶氧系数达到１７６．８ｈ～，为６弯叶搅拌器的２．４７倍，故发酵罐最后选用＿ｒ６半圆叶ｃ圆盘涡轮搅拌器。

２．３溶氧系数对生物素适宜用量与菌体量的影响

通过在不同搅拌器的发酵罐中进行发酵试验，研究了搅

６

２．２搅拌器对溶氧系数的影响

科研开发

拌器改造前后的生物素适宜用量与菌体量。结果如图６所示，发酵罐的溶氧系数冈搅拌器不同而异，溶氧系数愈大，发酵罐的适宜初始生物素浓度愈大。发酵过程中于菌体量的最大值也愈大。试验中，发酵罐采用６半圆叶ｃ搅拌器时的溶

氧系数最大，其适宜初始生物素浓度达到１２．２峙／Ｌ，是原有

６弯叶发酵罐的１．５６倍；同时，其发酵过程中干菌体量的最大值达到２０．３∥Ｌ，是原有６弯叶发酵罐的１．４１倍。因此，提高发酵罐的溶氧系数，有利于提高正常发酵时的初始生物素浓度及菌体量，从而奠定了进一步提高发酵产酸水平的基础。

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八弯叶六平直叶六半嘲叶Ｃ匕＝丁适宜初始生物豪浓度—●一十荫体量的最大值

搅拌器

Ｓｔｉｒｒｅｒｓ

图６不同发酵罐的适宜初始生物素浓度与最大茵体量

Ｆｉｇｕｒｅ６

Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｂｉｏｔｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｉｎｉｔｉａｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｌｉｑｕｉｄａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ

ｂｉｏｍａｓｓｉｎ

ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｏｒ

在不同搅拌器的发酵罐中进行发酵试验，不同适宜初始生物素浓度的发酵结果如表３所示。

表３各种适宜初始生物素浓度下的发酵结果

Ｔａｂｌｅ３

Ｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｔ

ｖａｒｉｏｕｓｏｐｔｉｍｕｍｂｉｏｔｉｎ

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｉｎｉｔｉａｌ

ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｌｉｑｕｉｄ由表３可以看出，发酵产酸水平与放罐体积均随适宜初始牛物素浓度增大而增大，使单罐产鼍也随之增大。当适宜初始生物素浓度为１２．２ｐｇ／Ｌ时，发酵产酸水平和放罐体积分别为１３９．５ｇ／Ｌ和８３．４ｍ３，其单罐产量是搅拌器改造前的１．２５倍。发酵产酸水平、放罐体积与“生产型”细胞毽父系密切，故受到适宜初始牛物素浓度影响较大。在溶氧及其它条件能够满足菌体生长需要的情况下，尽管适宜初始乍物索

２００８年第３期

浓度不同，但发酵培养基中生物素可以逐渐被消耗至“贫乏”水平，菌体细胞能够由“生长型”向“生产型”转化…。此时，增大适宜初始生物素浓度可促使“生产型”细胞量增大，葡萄糖消耗量也随之增大，从而促使谷氨酸发酵产酸水平和放罐体积的增大。虽然适宜初始生物素浓度不同，但是发酵过程中各种控制条件基本一致，菌体生长和谷氨酸代谢均能正常进行，故糖酸转化率变化不大。

３结论

在采用生物素缺陷型菌株的谷氨酸发酵生产中。“生产型”细胞鼍是单罐谷氨酸产量的关键，其取决于发酵罐的溶

氧条件和牛物素的适宜用量‘”】。将发酵罐原有６弯叶圆盘涡轮搅拌器改造为６半圆叶圆盘涡轮搅拌器及优化尺寸后，发酵罐溶氧系数得以大幅度提高，促进了高生物素谷氨酸发酵１：艺的实现，从而大幅度提高了单罐谷氨酸发酵产量，故本试验可为生产实践借鉴。

参考文献

１邓毛程主编．氨基酸发酵生产技术［Ｍ］．北京；中国轻工出版社，

２００７，１５３—１５６，５８—５９。１６４～１６５．

２张立德．谈谈谷氨酸发酵［Ｊ］．发酵科技通讯，２０００，２９（３）：１４—

１６．

ＺｈａｎｇＬｉｄｅ．Ｃｏｍｍｅｎｔ

ｏｎ

ｇｌｕｔⅢｎｉｅａｄｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｆｅｒｍｅｎｔａ－

ｔｉｏｎ

Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，２９（３）：１４一１６．

３裘辉，吴振强，梁世中．通用发酵罐结构的改造［Ｊ］．食品与机械，２００３．３２（１）：２９—３０．

ＱｉｕＨｕｉ，ＷｕＺｈｅｎｑｉａｎｇ，ＬｉａｎｇＳｈｉｚｈｏｎｇ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ

ｏｆ

ｓｔｉｒｒｅｄ—ｔａｎｋ

ｂｉｏｒｅａｃｔｏｍ【Ｊ］．Ｆｏｏｄ＆Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２００３，３２（１）：２９—

３０．

４于信令主编．味精工业手册［Ｍ］．北京：中国轻工出版社，１９９５，

１２４～１２８，

５邓毛程，王瑶，冯文清，等．搅拌器对谷氨酸菌高密度培养的影响

［ＪＪ．食品与机械，２００７，２３（５）：１０１—１０３．

ＤｅｎｇＭａｏｃｈｅｎｇ，ＷａｎｇＹａｏ，ＦｅｎｇＷｅｎｑｉｎｇ，ｅｔａ１．￥ｔｕａｙｏｎ

ｔｈｅ

ｅｆｆｅｃｔｓ

ｏｆｓｔｉｒｒｅｒ

Ｏｉｌ

ｈｉｇｈｃｅｌｌｄｅｎｓｉｔｙｃｕｌｔｕｒｅｏｆｇｌｕｔｍｉｃ

ａｃｉｄｂａｃｔｅｒｉｕｍ

［Ｊ］．Ｆｏｏｄ＆Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２００７，２３（５）：１０１—１０３．

６余龙江主编．发酵工程原理与技术应用［Ｍ］。北京：化学工业出版

社，２００６，１２６一１３０．

７陶国琴．浅析谷氨酸发酵中供氧水平的表示与测定［Ｊ］．发酵科技

通讯，１９９３，２２（３）：４０～４２．

ＴａｏＧｕｏｑｉｎ．Ｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ

ａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ

ｆｏｒｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙ

ｉｎ

ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ

ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｌｍｏｌ－

ｏｇｙ，１９９３，２２（３）：４０－４２．

８王营，董亮，张雁铃。等．谷氨酸发酵标准溶解氧水平的确定［Ｊ］．

食品与发酵工业，２００５，３１（９）：４２—４４．

Ｗａｎｇ

Ｙｉｎｇ，ＤａｎｇＬｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｒｄｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ

ｓｔａｎｄａｒｄｌｅｖｅｌｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｉｎ

ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．

Ｆｏｏｄａｎｄ

ＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，２００５，３１（９）：４２—４４．

（下转第６９页）

１３

２．４生物素用量对发酵结果的影响

第２４卷第３期

李健等：溶剂沉淀法纯化肉桂总皂苷工艺研究

化物，化学法和ＨＰＬＣ分析可知，该方法较为显著地提高了提取物中皂苷的含量。

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田４纯化前的肉桂总皂苷ＨＰＬＣ色谱曲线图

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ｐｕｒｉｆｉｅｄ

ｗｉｔｈ

ｓｏｌｖｅｎｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ

参考文献

黄亚非，黄际薇，陶玲，等．不同树龄肉桂挥发油的成分比较［Ｊ】．

中山大学（自然科学版），２００５．４４（１）：８２一％，

Ｈｕａｒｔｇ

Ｙａｆｅｉ，ＨｕａｎｇＪｉｗｅｉ，ＴａｏＬｉｎｇ．ｅｔａ１．Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ０ｆ

ｅｓｓｅｎｔｉａｌｏｉｌｓ０ｆ

ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍｃａｓｓｉａ

ｐｒｅｓｌ．ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈ

ｙｅａｒ

［Ｊ］．Ａｃｔａ

ＳｃｉｅｎｔｉａｓｕｍＮａｔｕｒａｌｉｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ

Ｓｕｎｙａｔａｅｎｉ，２００５，４４

（１）：８２一跖．

２

ＳｕｌＩｇＨ∞Ｋｉｍ?ＳｕｎＨ∞Ｈｙｕｎ。ＳｅＹｏｕｎｇＣｈｏｕｎｇ．Ａｎｔｉ－ｄｉａｂｅｔｉｃ

ｅＸｏ

ｔｒａｃｔ

０１１

ｂｌｏｏｄ

Ｓｌｕｍ

ｉｎｄｂ／ｄｂ

ｍｉｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｔｈｎｏｐｈａｒｍａｃｏｌｏ－

舒，２００６，ｔｏｔ（２）：１１９—１２３．

３

ＫｙｕＳｉｋＣｈａｎｇ，ＪｕｎＨｙｕｎｇＴａｋ，ＳｏｏｎＩＩ

Ｋｉｍ。ｅｔａ１．Ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ０ｆＣｉｎ－

ｎｓｌｎｏｍｕｌｎ刎ａｂａｒｋｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｎｄ

ｃｒｅａｌｎ

ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ

Ｃ４ＷＳｉ‘８

ｏｉｌｔＯａ－

ｅｄｅｓ

ａｅｓｙｐａ（Ｉ）ｉｐｔｍ＇ａ：Ｃｕｌｉｃｉｄａｅ）ｕｎｄｅｒｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎｄｉｎｄｏｏｒｅｏｎｄｉ．

ｔｉｏｍ［Ｊ］．Ｐｅｓｔ

Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，１２（５）：ｌ５２６．

４

ＲＧｉｏｎｉ目ｍｉ，Ｐ

ＲｅｇＩｉ，ＪＫａｌｏｕｓｔｉａｎ，ｅｔａ１．Ｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆａｎｔｔｆｕｎｇａｌ∞．

ｔｉｖｉｔｙ

ｏｆａｍｐｈｏｔｅｒｉｃｉｎＢｂｙｅ∞ｅｎｔｌａｌｏｉｌｆｒｏｍＣｉｎｎａｍｏｍｕｍ

ｃ嘲ｉｎ［Ｊ］．

Ｐｈｙｔｏｔｈｅｒ．Ｒｅｓ．，２００６（２０）：５８—６１．

５齐斌，谷文英．大孔吸附树脂对黄精总皂苷的吸附特性研究［Ｊ］．

食品与机械，２００５，２１（２）：１４—１６．

ＱｉＢｉｎ，Ｃ，ｕＷｅｎｙｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙ

Ｏｌｌ

ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｅｐａｌ埘∞ｏｆⅡ眦舡

ｐｏｒｏｕｓ

ｒｅｓｉｎ

ｆｏｒｔｈｖｏｎｏｉｄｓｆｒｏｍＰ．ｓｉｂｉｒｉｅｕｍ

Ｒｅｄｅｎｔｅ［ＪＪ．Ｆｏｏｄ（Ｍａ－

ｃｈｉｎｅｒｙ，２００５，２１（２）：１４—１６７．

６李健，张令文，闫恩志，等．苦瓜皂苷的研究进展［Ｊ］．食品研究与

开发，２００５，２６（３）：２１—２５．

Ｌｉ

Ｊｉａｎ，ＺＩｌａＩＩｇ

Ｌｉｎｇｗｅｎ，ＹａｎＥｎｚｈｉ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ

ｐｒｏｇｒｅｓｓ

０１１

ｍｏｍｏｒｄｉｃｏｓｉｄｅ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００５，２６（３）：

２１－２５．

（上接第１３页）

酵的影响［Ｊ］．西北农林科技大学学报（自然科学版），２００６，３４

（１）：７５－７８．

Ｊｉ

Ｇｕｏｄｏｎｇ。Ｚｈａｎ１３０，Ｇａｏａｏｎ＃ｉａｎｇ，ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＤＯ

ｅｏｎｃｅｎｔｒａ－

ｔｉｏｎｓＯｌｌ

ｍｉｃｒｏｂｉａｌ

ｔｒａｎ嘲ｕｔａｍｉｎａｓｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ】．Ｊｏｕｒ．ｏｆ

Ｎｏｒｔｈ．

ｗｅｓｔ

Ｓｃｉ－ＴｅｅｈＵｎｉｖ．０ｆ

Ａ酣．ａｎｄＦｏｒ．（Ｎａｔ．Ｓｅｉ．ＦＡ．），２００６，３４

（１）：７５—７８．

讯，２００３，３２（０２）：１８一１９．

ｚｕａｃｉｄ‰￡ａｔｉ伽［Ｊ】．Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ

Ｙｉｎｇｕａｎｇ．ＺｈｏｕＬｉ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｂｉｏｔｉｎ

ｃｏｎｔｅｎｔ

ｉｎ咖ｔｍｉｃ

ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，

３２（２）：１８一１９．２００３，３２（４）：２８—３０．

ＭｅｉＪｉｎｙｉ．Ｓｔｉｒｒｅｒ

ａｎｄｇａｓ?ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｏｒｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎ－

ｔｏｒｅＪ］．ＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。２００３，３２（４）：２８—

３０．

２００４，１４３—１５１．

出版社，２００１。２２９—２３１．

６９

９吉国栋。周波，高红亮，等．溶氧浓度对微生物谷氨酰胺转胺酶发

１０祖荫光，周利．谷氨酸发酵中生物素含量的测定［Ｊ］．发酵科技通

１ｌ梅进义．谷氨酸发酵罐搅拌与气一液分散［Ｊ］．发酵科技通讯，

１２戚以政，夏杰编著．生物反应工程［Ｍ］．北京：化学工业出版社，

１３张元兴，许学书编著．生物反应器工程［Ｍ］．上海：华东理工大学