專利名稱：高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的測量方法
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)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的測量方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳是微生物生長過程中的代謝產(chǎn)物之一，它對細菌、酵母菌和霉菌等微生物生長和代謝過程都有一定的影響。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以便保護食品及水的質(zhì)量，后來卻發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中微生物自身代謝出的大量二氧化碳會對微生物生長和代謝產(chǎn)生一定的抑制作用。因為在細胞生長代謝旺盛期，隨著細胞濃度的增大，細胞代謝出的二氧化碳會大幅度增多，導致培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳濃度升高。同時隨著發(fā)酵罐體積的增大，發(fā)酵罐內(nèi)靜壓強的升高，也會增大培養(yǎng)液中二氧化碳的濃度。因此，正確的測定二氧化碳對微生物生長代謝過程的抑制作用，對于大型發(fā)酵罐的設(shè)計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。目前常用的測定二氧化碳對微生物生長和產(chǎn)物代謝的抑制作用的方法有兩種一是在發(fā)酵過程的進氣中連續(xù)加入一定濃度的二氧化碳，考察不同濃度二氧化碳對微生物生長代謝的影響(連續(xù)通入法)；二是在發(fā)酵過程的某一段時間內(nèi)加入一定濃度的二氧化碳 (脈沖法)，來考察二氧化碳的抑制作用。事實上細胞僅在生長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，與實際發(fā)酵過程很不相符，容易導致對二氧化碳抑制作用的測量評估過高；第二種方法有效地克服了第一種方法中的缺點，可以利用調(diào)節(jié)二氧化碳脈沖的濃度、二氧化碳的加入時機和持續(xù)時間，在不同的發(fā)酵時期通入不等量的二氧化碳。但測試過程中二氧化碳脈沖濃度高低和持續(xù)時間長短難以準確確定。同時，這兩種方法在測試中所使用的二氧化碳都是人為的從外界加入的，并非微生物生長代謝過程所產(chǎn)生的，就難免會導致過高地估計二氧化碳的抑制作用。因此，針對大規(guī)模工業(yè)化的微生物高密度發(fā)酵，仍需要更有效地測量發(fā)酵過程中自生二氧化碳對微生物生長及產(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)酵過程微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來正確測量評估高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的測量方法，該方法能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過高估計二氧化碳抑制作用，使整個測量過程更接近實際發(fā)酵過程、測量結(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)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用測量方法，該方法利用發(fā)酵過程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來測試二氧化碳對微生物生長及代謝抑
3制作用，而不需要將外界二氧化碳通入發(fā)酵體系中。所述測量方法包括以下步驟(1)參照發(fā)酵在微生物發(fā)酵過程中，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%，檢測發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(2)測試發(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%，檢測發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(3)比較參照發(fā)酵過程和測試發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、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)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的評估。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點和有益效果本發(fā)明提出的高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的測量方法，利用發(fā)酵過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，而是通過改變發(fā)酵過程中通入氣體的流量來改變排出氣體中二氧化碳的濃度，從而將細胞置于不同濃度的二氧化碳環(huán)境里，檢測二氧化碳對發(fā)酵過程微生物生長及其代謝產(chǎn)物的抑制作用，能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過高估計二氧化碳抑制作用，使整個測量過程更接近實際發(fā)酵過程、 測量結(jié)果更可靠。


圖1所示的是本發(fā)明實施例的參照發(fā)酵中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度隨發(fā)酵過程的變化情況圖；圖2所示的是本發(fā)明實施例的測試發(fā)酵I中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度隨發(fā)酵過程的變化情況圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步具體描述，但不局限于此。本實施例以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，具體說明本發(fā)明。菌種Ralstonia eutropha NCIMB11599，購于英國菌種保藏中心。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)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用測量方法，其特征在于利用發(fā)酵過程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來測試二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用測量方法，其特征在于所述測量方法包括以下步驟(1)參照發(fā)酵在微生物發(fā)酵過程中，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%，檢測發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(2)測試發(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%，檢測發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度；(3)比較參照發(fā)酵過程和測試發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度的差異，得到高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的評估。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用測量方法，該測量方法利用發(fā)酵過程中微生物自身代謝產(chǎn)生的二氧化碳來測試二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用。測量方法通過比較參照發(fā)酵過程和測試發(fā)酵過程中發(fā)酵罐出口二氧化碳濃度、發(fā)酵罐內(nèi)微生物細胞濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度的差異，得到高密度發(fā)酵過程中二氧化碳對微生物生長及代謝抑制作用的評估。該方法能有效地避免因人為地通入外界產(chǎn)生的二氧化碳而過高估計二氧化碳抑制作用，使整個測量過程更接近實際發(fā)酵過程、測量結(jié)果更可靠。
文檔編號G01N33/48GK102559838SQ20111043687
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:浙江大學寧波理工學院