專(zhuān)利名稱(chēng)：高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳是微生物生長(zhǎng)過(guò)程中的代謝產(chǎn)物之一，它對(duì)細(xì)菌、酵母菌和霉菌等微生物生長(zhǎng)和代謝過(guò)程都有一定的影響。起初人們只是利用二氧化碳控制致病菌和食物腐爛菌的生長(zhǎng)以便保護(hù)食品及水的質(zhì)量，后來(lái)卻發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過(guò)程中微生物自身代謝出的大量二氧化碳會(huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生一定的抑制作用。因?yàn)樵诩?xì)胞生長(zhǎng)代謝旺盛期，隨著細(xì)胞濃度的增大，細(xì)胞代謝出的二氧化碳會(huì)大幅度增多，導(dǎo)致培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳濃度升高。同時(shí)隨著發(fā)酵罐體積的增大，發(fā)酵罐內(nèi)靜壓強(qiáng)的升高，也會(huì)增大培養(yǎng)液中二氧化碳的濃度。因此，正確的測(cè)定二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)代謝過(guò)程的抑制作用，對(duì)于大型發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)以及消除和避免工業(yè)發(fā)酵工程中二氧化碳產(chǎn)生的不良影響都具有重要意義。目前常用的測(cè)定二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物代謝的抑制作用的方法有兩種一是在發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)氣中連續(xù)加入一定濃度的二氧化碳，考察不同濃度二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)代謝的影響(連續(xù)通入法)；二是在發(fā)酵過(guò)程的某一段時(shí)間內(nèi)加入一定濃度的二氧化碳 (脈沖法)，來(lái)考察二氧化碳的抑制作用。事實(shí)上細(xì)胞僅在生長(zhǎng)代謝的旺盛期才有大量二氧化碳生成排出。前一種方法在發(fā)酵的初期就加入一定量的二氧化碳，與實(shí)際發(fā)酵過(guò)程很不相符，容易導(dǎo)致對(duì)二氧化碳抑制作用的測(cè)量評(píng)估過(guò)高；第二種方法有效地克服了第一種方法中的缺點(diǎn)，可以利用調(diào)節(jié)二氧化碳脈沖的濃度、二氧化碳的加入時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間，在不同的發(fā)酵時(shí)期通入不等量的二氧化碳。但測(cè)試過(guò)程中二氧化碳脈沖濃度高低和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短難以準(zhǔn)確確定。同時(shí)，這兩種方法在測(cè)試中所使用的二氧化碳都是人為的從外界加入的，并非微生物生長(zhǎng)代謝過(guò)程所產(chǎn)生的，就難免會(huì)導(dǎo)致過(guò)高地估計(jì)二氧化碳的抑制作用。因此，針對(duì)大規(guī)模工業(yè)化的微生物高密度發(fā)酵，仍需要更有效地測(cè)量發(fā)酵過(guò)程中自生二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及產(chǎn)物代謝抑制作用的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不需要從外界通入二氧化碳，而是利用發(fā)酵過(guò)程微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)正確測(cè)量評(píng)估高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的測(cè)量方法，該方法能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過(guò)高估計(jì)二氧化碳抑制作用，使整個(gè)測(cè)量過(guò)程更接近實(shí)際發(fā)酵過(guò)程、測(cè)量結(jié)果更可罪。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為—種高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用測(cè)量方法，該方法利用發(fā)酵過(guò)程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)測(cè)試二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑
3制作用，而不需要將外界二氧化碳通入發(fā)酵體系中。所述測(cè)量方法包括以下步驟(1)參照發(fā)酵在微生物發(fā)酵過(guò)程中，給發(fā)酵罐連續(xù)通入1. 0 2. Ovvm的含氧氣體，給微生物生長(zhǎng)及代謝提供充足的氧氣，使發(fā)酵液中溶氧濃度大于30%，檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(2)測(cè)試發(fā)酵微生物發(fā)酵的其它條件同參照發(fā)酵，只是改變通入發(fā)酵罐的含氧氣體量為參照發(fā)酵中通入含氧氣體量的50% 150%，檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(3)比較參照發(fā)酵過(guò)程和測(cè)試發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度的差異，而發(fā)酵液中溶解的二氧化碳濃度與發(fā)酵罐出口氣相中的二氧化碳濃度成正比，即可得到高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的評(píng)估。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明提出的高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的測(cè)量方法，利用發(fā)酵過(guò)程微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳，不需要從外界加入二氧化碳，而是通過(guò)改變發(fā)酵過(guò)程中通入氣體的流量來(lái)改變排出氣體中二氧化碳的濃度，從而將細(xì)胞置于不同濃度的二氧化碳環(huán)境里，檢測(cè)二氧化碳對(duì)發(fā)酵過(guò)程微生物生長(zhǎng)及其代謝產(chǎn)物的抑制作用，能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過(guò)高估計(jì)二氧化碳抑制作用，使整個(gè)測(cè)量過(guò)程更接近實(shí)際發(fā)酵過(guò)程、 測(cè)量結(jié)果更可靠。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例的參照發(fā)酵中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度隨發(fā)酵過(guò)程的變化情況圖；圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試發(fā)酵I中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度隨發(fā)酵過(guò)程的變化情況圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。本實(shí)施例以5升發(fā)酵罐內(nèi)Ralstonia eutropha高密度發(fā)酵合成聚羥基丁酸酯 (PHB)為例，具體說(shuō)明本發(fā)明。菌種Ralstonia eutropha NCIMB11599，購(gòu)于英國(guó)菌種保藏中心。培養(yǎng)基種子培養(yǎng)液和發(fā)酵液的組成如下
培養(yǎng)基組成種子培養(yǎng)液發(fā)酵培養(yǎng)液葡萄糖(g/L)1020(NH4) 2S04(g/L)1權(quán)利要求
1.一種高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用測(cè)量方法，其特征在于利用發(fā)酵過(guò)程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)測(cè)試二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用測(cè)量方法，其特征在于所述測(cè)量方法包括以下步驟(1)參照發(fā)酵在微生物發(fā)酵過(guò)程中，給發(fā)酵罐連續(xù)通入1.0 2. Ovvm的含氧氣體，使發(fā)酵液中溶氧濃度大于30%，檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(2)測(cè)試發(fā)酵微生物發(fā)酵的其它條件同參照發(fā)酵，只是改變通入發(fā)酵罐的含氧氣體量為參照發(fā)酵中通入含氧氣體量的50% 150%，檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(3)比較參照發(fā)酵過(guò)程和測(cè)試發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度的差異，得到高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的評(píng)估。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用測(cè)量方法，該測(cè)量方法利用發(fā)酵過(guò)程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)測(cè)試二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用。測(cè)量方法通過(guò)比較參照發(fā)酵過(guò)程和測(cè)試發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細(xì)胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度的差異，得到高密度發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳對(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝抑制作用的評(píng)估。該方法能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過(guò)高估計(jì)二氧化碳抑制作用，使整個(gè)測(cè)量過(guò)程更接近實(shí)際發(fā)酵過(guò)程、測(cè)量結(jié)果更可靠。
文檔編號(hào)G01N33/48GK102559838SQ20111043687
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者姜岷, 尚龍安, 張艷輝, 王曉燕, 范代娣 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院