專利名稱：一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置及其使用方法，屬于發(fā)酵工業(yè)技術(shù)及發(fā)酵裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
絲狀真菌是一類重要的工業(yè)微生物，其發(fā)酵產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、化工等眾多領(lǐng)域。工業(yè)上絲狀真菌采用液體深層發(fā)酵生產(chǎn)多種酶和代謝產(chǎn)物，已經(jīng)取得巨大的社會和經(jīng)濟效益，如抗生素、檸檬酸等。絲狀真菌的液態(tài)發(fā)酵過程比較復(fù)雜，常用的機械攪拌式發(fā)酵罐對于一些絲狀真菌發(fā)酵存在一定的問題，如剪切環(huán)境等方面的變化會造成絲狀真菌菌體形態(tài)的差異，并且許多研究表明菌絲形態(tài)的不同往往會引起發(fā)酵產(chǎn)物種類 和數(shù)量的變化。因此如何控制絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵的菌絲體形態(tài)，使得產(chǎn)物(酶、有機酸等)大量積累，已成為絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵工業(yè)中的關(guān)鍵所在。絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵中對產(chǎn)物生產(chǎn)有影響的各種形態(tài)包括菌球、菌團等纏繞聚集形態(tài)和游離菌絲等表觀形態(tài)。為對絲狀真菌菌絲形態(tài)進行控制，特別是聚集態(tài)菌體的形成，目前主要是通過以下幾方面的措施一是對發(fā)酵培養(yǎng)基組成及發(fā)酵條件進行優(yōu)化以控制特定菌體形態(tài)的形成([I] Liu Y, Liao ff, Chen S. Study of pellet formation offilamentous fungi Rhizopus oryzae using a multiple logistic regression model[J]. Biotechnology and Bioengineering, 2008, 99(1): 117-128)。二是通過添加固定化載體促進特定菌體形態(tài)的形成。固定載體類型主要有纖維吸附([2]張定豐，林建平，金志華，等.用于固定化米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器及其放大，化學(xué)工程，2004，32(1): 34-37),海藻酸鹽凝膠包埋([3] Hang Y, Hamamci H, Woodams E E. Productionof L(+)-lactic acid by Rhizopus oryzae immobilized in calcium alginate gels.Biotechnology Letters, 1989, 11: 119-120),聚氨酯吸附([4]陳育如，夏黎明，岑沛霖.聚氨酯吸附固定米根霉發(fā)酵L-乳酸的優(yōu)化，南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版)，2002, 2(1): 52-55)等。但是針對一些特定的絲狀真菌，在通用機械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵裝置中，利用上述方法往往也難以達到對特定菌體形態(tài)的有效控制，從而限制了這些絲狀真菌的工業(yè)化放大生產(chǎn)。絲狀真菌華根霉產(chǎn)菌體結(jié)合脂肪酶，在發(fā)酵過程中形成絮狀或者小球狀菌體均表現(xiàn)出較低酯合成活性，而形成較大塊狀菌體則表現(xiàn)出較高的活性([5]周藝博，王棟，徐巖等.華根霉合成活性脂肪酶液態(tài)發(fā)酵菌體形態(tài)調(diào)控的研究.工業(yè)微生物，2011，41(5):11-16)。該絲狀真菌在普通機械攪拌式發(fā)酵裝置中，由于攪拌器的剪切作用很難形成較大的聚集形態(tài)菌絲體，通過普通發(fā)酵裝置的改進以控制特定菌體形態(tài)的形成，對于解決此類絲狀真菌的發(fā)酵問題具有重要價值。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種絲狀真菌固定化液態(tài)發(fā)酵裝置及其使用方法，克服現(xiàn)有裝備和技術(shù)的不足，針對普通機械攪拌式發(fā)酵罐中絲狀真菌難以聚集成較大聚集態(tài)的問題，提供一種適用于絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置及方法。本實用新型的技術(shù)方案一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置，該裝置由罐體I、軸向流攪拌器2、擋板3、導(dǎo)流筒4、徑向流攪拌器5和環(huán)狀氣體分布器6組成；導(dǎo)流筒4是通過上下支架7容置在發(fā)酵罐體內(nèi)，軸向流攪拌器2和徑向流攪拌器5分別位于導(dǎo)流筒4外側(cè)的上部和下部；設(shè)置4片擋板3，均勻分布在罐體內(nèi)，緊貼罐壁；軸向流攪拌器2和徑向流攪拌器5葉片均為4-6片，軸向流攪拌器2槳葉為與水平面夾角45度的平直渦輪槳葉，徑向流攪拌器5槳葉為與水平面夾角90度的平直渦輪槳葉，環(huán)狀氣體分布器6位于徑向流攪拌器5下方。所述導(dǎo)流筒4為網(wǎng)孔狀不銹鋼材質(zhì)，既為絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵提供生長載體，同時又促進發(fā)酵液形成筒內(nèi)外的循環(huán)流。所述絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置的使用方法，發(fā)酵方法為培養(yǎng)基與發(fā)酵 罐滅菌后孢子接種及通風(fēng)機械攪拌進行絲狀真菌華根霉液態(tài)固定化培養(yǎng)，在通氣量O. 5
2L/L/min范圍內(nèi)，控制攪拌轉(zhuǎn)速400 700 r/min,實現(xiàn)在發(fā)酵過程中華根霉的聚集態(tài)固定化生長；通過發(fā)酵條件的控制實現(xiàn)在發(fā)酵過程中華根霉膜結(jié)合脂肪酶的高水平生產(chǎn)，最終華根霉合成活性脂肪酶發(fā)酵水平達到324. 8 U/g干菌體，菌體干重量達到19. I g/L，單位體積發(fā)酵液活力達到6200 U/L，發(fā)酵水平提高了 5. 5倍，且發(fā)酵結(jié)束后，菌體幾乎全部聚集在導(dǎo)流筒上，易于實現(xiàn)菌體與發(fā)酵液分離。本實用新型的有益效果本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點I、本實用新型采用導(dǎo)流筒作為絲狀真菌聚集生長載體，便于發(fā)酵結(jié)束后菌絲體的分離收集，減輕下游處理難度。2、本實用新型選用導(dǎo)流筒及軸向流和徑向流攪拌器相配合，使發(fā)酵液形成循環(huán)流，有利于發(fā)酵液的傳質(zhì)和傳氧。3、本實用新型采用固定化導(dǎo)流筒液態(tài)發(fā)酵絲狀真菌，解決了攪拌式發(fā)酵罐中絲狀真菌聚集態(tài)生長的問題，同時發(fā)酵水平也顯著提高。

圖I本發(fā)酵裝置整體剖視結(jié)構(gòu)示意圖。I、罐體；2、軸向流攪拌器；3、擋板(4片)；
4、導(dǎo)流筒；5、徑向流攪拌器；6、環(huán)狀氣體分布器。圖2固定化導(dǎo)流筒實物圖。4、不銹鋼導(dǎo)流筒，目數(shù)18 ;7、支架。
具體實施方式
實施例I絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)培養(yǎng)導(dǎo)流筒的制作和發(fā)酵裝置的安裝，參見圖I、圖2 :新型華根霉固定化培養(yǎng)導(dǎo)流筒4是以不銹鋼為主體，主體上開孔(目數(shù)18)，同時以不銹鋼圓柱為支架7。一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置，如圖I所示，該裝置是由罐體I、軸向流攪拌器2、擋板3、導(dǎo)流筒4、徑向流攪拌器5和環(huán)狀氣體分布器6組成。導(dǎo)流筒4是通過上下支架7容置在發(fā)酵罐體內(nèi)，軸向流攪拌器2和徑向流攪拌器5分別位于導(dǎo)流筒4外側(cè)上部和下部。擋板3緊貼罐壁，均勻分布。軸向流攪拌器2和徑向流攪拌器5葉片均為4-6片，軸向流攪拌器2槳葉與水平面夾角45度，徑向流攪拌器5槳葉與水平面夾角為90度。實施例2 :絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置發(fā)酵實驗按照實施例I的在7L發(fā)酵罐中安裝發(fā)酵裝置。將4L培養(yǎng)基裝入發(fā)酵罐中，在121°C、滅菌 30 Hiin0 將華根霉TSizo/WAs chinensis CCTCC NO M 201021 孢子懸浮液作為種子注入培養(yǎng)基，通無菌空氣4 L/min，攪拌600 r/min，連續(xù)培養(yǎng)72小時。最終華根霉合成活性脂肪酶發(fā)酵水平達到324. 8 U/g干菌體，菌體干重量達到19. I g/L，單位體積發(fā)酵液活力達到6196. 9 U/L，發(fā)酵水平提高了 5. 5倍。最終實現(xiàn)華根霉菌絲體全部附著生長，與普 通攪拌式發(fā)酵裝置相比，華根霉脂肪酶發(fā)酵水平提高5. 5倍。
權(quán)利要求1.一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置，其特征在于該裝置由罐體(I)、軸向流攪拌器(2)、擋板(3)、導(dǎo)流筒(4)、徑向流攪拌器(5)和環(huán)狀氣體分布器(6)組成；導(dǎo)流筒(4 )是通過上下支架(7 )容置在發(fā)酵罐體內(nèi)，軸向流攪拌器(2 )和徑向流攪拌器(5 )分別位于導(dǎo)流筒(4)外側(cè)的上部和下部；設(shè)置4片擋板(3)，均勻分布在罐體內(nèi)，緊貼罐壁；軸向流攪拌器(2)和徑向流攪拌器(5)葉片均為4-6片，軸向流攪拌器(2)槳葉為與水平面夾角45度的平直渦輪槳葉，徑向流攪拌器(5)槳葉為與水平面夾角90度的平直渦輪槳葉，環(huán)狀氣體分布器(6)位于徑向流攪拌器(5)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置，其特征在于所述導(dǎo)流筒(4)為網(wǎng)孔狀不銹鋼材質(zhì)，既為絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵提供生長載體，同時又促進發(fā)酵液形成筒內(nèi)外的循環(huán)流。
專利摘要一種絲狀真菌華根霉固定化液態(tài)發(fā)酵裝置，屬于發(fā)酵裝置領(lǐng)域。該裝置由罐體、軸向流攪拌器、擋板、導(dǎo)流筒、徑向流攪拌器和空氣分布器組成，軸向流攪拌器和徑向流攪拌器分別位于導(dǎo)流筒外側(cè)上部和下部。導(dǎo)流筒既作為絲狀真菌固定化生長載體，又有利于發(fā)酵液形成循環(huán)流；軸向流攪拌器促進發(fā)酵液在導(dǎo)流筒內(nèi)外形成循環(huán)流。針對華根霉膜結(jié)合脂肪酶，用該裝置液態(tài)發(fā)酵水平比普通攪拌式發(fā)酵裝置的發(fā)酵水平提高5.5倍，發(fā)酵結(jié)束，菌體幾乎全部聚集在導(dǎo)流筒上，易于實現(xiàn)菌體與發(fā)酵液分離。本實用新型解決了絲狀真菌華根霉在普通攪拌式發(fā)酵裝置中難以聚集生長、發(fā)酵水平較低的問題，對拓展絲狀真菌液態(tài)發(fā)酵應(yīng)用范圍，具有較廣泛的適用性與推廣價值。
文檔編號C12R1/845GK202688312SQ201220261009

公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者王棟, 徐巖, 朱增亮 申請人:江南大學(xué)