Please wait a minute...

中国生物工程杂志

CHINA BIOTECHNOLOGY
中国生物工程杂志
中国生物工程杂志  2014, Vol. 34 Issue (2): 93-97    DOI: 10.13523/j.cb.20140215
技术与方法     
膜反应器固定化米根霉发酵产富马酸的工艺研究
刘强, 徐晴, 李霜
南京工业大学生物与制药工程学院 南京 210009
Fumaric Acid Fermentation by Immobilized Rhizopus oryzae with Biofilm Reactor
LIU Qiang, XU Qing, LI Shuang
College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China
 全文: PDF(803 KB)   HTML
摘要： 以膜反应器固定化米根霉发酵产富马酸为研究对象，以Na2CO3为中和剂，考察固定化米根霉在5L搅拌式发酵罐中的发酵特征，采用智能可视化软件（IVOS）优化发酵工艺条件。结果表明，在80g/L初始糖浓及最优工艺下，富马酸产量、生产速率及转化率分别为21.1g/L、0.25g/（L·h）和28%；采用40g/L初始糖浓及连续批次发酵工艺时，富马酸产量、生产速率及转化率最高分别为10.8 g/L、0.36g/（L·h）和27%。搅拌式反应器中，固定化米根霉的膜反应器比表面积有限，以及菌膜的空间阻隔效应对传质传氧的限制作用，显著影响了富马酸的生产强度和转化率。因此，亟需发掘新的固定化方法及反应器形式，达到既解决米根霉形态控制问题，又有助于生产性状提升的目标。
关键词： 米根霉;  富马酸;  膜反应器;  固定化细胞    
Abstract: The production of fumaric acid was optimized using immobilized Rhizopus oryzae with biofilm reactor and neutralized with Na2CO3 in 5L stirred tank reactor. Visualization method (IVOS) was used to optimize the process for fumaric acid production. Under the optimized condition (80g/L total glucose),the best results were fumaric acid titer of 21.10g/L, the volumetric productivity of 0.25 g/L·h and the yield of 28%, respectively; in the continuous batch fermentation condition(40g/L total glucose), the best results were fumaric acid titer of 10.8 g/L,yield and volumetric productivity of fumarate were 27% and 0.36 g/L·h,respectively. Owing to the limitation of specific surface area of biofilm and its blocking mass transfer, biofilm reactor could not give an effective fumaric acid production. Future prospects for improvement of fumaric acid production include developing new methods for immobilized cell and bioreactor.
Key words: R.oryzae    Fumaric acid    Biofilm reactor    Immobilized cell
收稿日期: 2013-11-06 出版日期: 2014-02-25
ZTFLH:  Q815  
基金资助: 国家“863”计划（2011AA02A206）、国家自然科学基金（21076104，21106065）、江苏省普通高校研究生科研创新计划（CXLX13_434）资助项目
通讯作者: 李霜     E-mail: lishuang@njut.edu.cn
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　
刘强
徐晴
李霜

引用本文:

刘强, 徐晴, 李霜. 膜反应器固定化米根霉发酵产富马酸的工艺研究[J]. 中国生物工程杂志, 2014, 34(2): 93-97.

LIU Qiang, XU Qing, LI Shuang. Fumaric Acid Fermentation by Immobilized Rhizopus oryzae with Biofilm Reactor. China Biotechnology, 2014, 34(2): 93-97.

链接本文:

https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/10.13523/j.cb.20140215    或    https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/Y2014/V34/I2/93

[1] Xu Q, Li S, Huang H, et al. Key technologies for the industrial production of fumaric acid by fermentation.Biotechnology Advance, 2012,30:1685-1696.
[2] 徐晴,黄和,李霜,等. 深层发酵中丝状真菌菌球形态控制的策略.食品科技,2009,2:13-17. Xu Q, Huang H, Li S, et al.Strategy of pellet formation of filamentous fungi in submergefermentation.Food Science and Technology,2007,2:13-17.
[3] 熊强,徐晴,李霜,等. 丝状真菌形态控制及其在发酵过程优化中的应用.生物工程学报,2012,28(2):178-190. Xiong Q, Xu Q, Li S, et al.Controlling the morphology of filamentous fungi foroptimizationof fermentation process. Chinese Journal of Biotechnology, 2012, 28(2):178-190.
[4] Cao N, Du J, Gong C, et al. Simultaneous production and recovery of fumaric acid from immobilized Rhizopus oryzae with a rotary biofilm contactor and an adsorption column. Applied and Environmental Microbiology, 1996, 62(8):2926-2931.
[5] Gu C B, Zhou Y Q, Liu L, et al. Production of fumaric acid by immobilized Rhizopus arrhizus on net. Bioresource Technol, 2013, 131:303-307.
[6] 高振, 张昆, 黄和, 等.利用根霉菌生产富马酸.化学进展,2009,21(1):251-258. Gao Z,Zhang K,Huang H, et al.Fumaric acid production by Rhizopus sp.Progress in Chemistry, 2009,21(1):251-258.
[7] 陈晨,邰超,李霜,等.米根霉发酵产富马酸的最适替代中和剂及 pH 调控策略研究.中国生物工程杂志,2013,33(4):85-91. Chen C, Tai C, Li S. Search for optimum substitutive neutralizing agent and pH control strategy in fumaric acid fermentation by Rhizopus oryzae.China Biotechnology, 2013, 33(4): 85-91.
[8] 付永前,赵朋朋,李霜,等.离子排斥色谱法测定米根霉富马酸发酵液中富马酸含量.安徽农业科学,2008,22:9350-9351. Fu Y Q, Zhao P P, Li S, et al.Determination of fumaric acid in fermentation broth of Rhizopus oryzae by ion-exclusion liquid chromatography.Journal of Anhui Agri Sci, 2008,22: 9350-9351.
[9] Engal Car, Straathof A J, Zijlmans T W, et al. Fumaric acid production by fermentation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, 78(3):379-389.
[1] 孙帆,宿玲恰,张康,吴敬. D-阿洛酮糖 3-差向异构酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达及固定化细胞研究 *[J]. 中国生物工程杂志, 2018, 38(7): 83-88.
[2] 陈晨, 邰超, 李霜. 米根霉发酵产富马酸的最适替代中和剂及pH调控策略研究[J]. 中国生物工程杂志, 2013, 33(4): 85-91.
[3] 付凤根, 徐铮, 李贵祥, 李莎, 冯小海, 徐虹. 利用固定化重组大肠杆菌细胞生产D-塔格糖[J]. 中国生物工程杂志, 2011, 31(7): 85-90.
[4] 王艳 辛嘉英. 生物降解萘的研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 2009, 29(09): 0-0.
[5] 杨晓娟 王玉建 李红玉 涂玮. 固定化氧化亚铁硫杆菌培养条件对黄铁矾沉淀的影响[J]. 中国生物工程杂志, 2007, 27(1): 64-68.
[6] 田宏现. 大肠杆菌的固定化和蛋氨酸消旋体的拆分[J]. 中国生物工程杂志, 2004, 24(5): 87-87.
[7] 白凤武. 无载体固定化细胞的研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 2000, 20(2): 32-36.
[8] 邢建民, 查丽杭, 李佐虎, 刘大陆, 叶和春, 李国凤. 植物细胞大规模培养生物反应器研制概况[J]. 中国生物工程杂志, 1997, 17(5): 49-53,13.
[9] 邓晓皋. 吸附法固定微生物细胞的研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 1993, 13(4): 7-10.
[10] 王建龙, 周定. 固定化细胞凝胶内扩散行为研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 1993, 13(2): 46-48.
[11] 杨廉婉. 固定化细胞和酶生产L-苹果酸的新进展[J]. 中国生物工程杂志, 1992, 12(4): 24-27.
[12] 杨惠芳. 固定化细胞技术在废水处理中的应用[J]. 中国生物工程杂志, 1992, 12(4): 30-32.
[13] 吉鑫松, 袁中一. 具有分离功能的生物反应器[J]. 中国生物工程杂志, 1992, 12(4): 36-37.
[14] 杨惠芳. 固定化细胞技术在废水处理中的应用[J]. 中国生物工程杂志, 1992, 12(3): 30-32.
[15] 吉鑫松, 袁中一. 具有分离功能的生物反应器[J]. 中国生物工程杂志, 1992, 12(3): 36-37.
主管：中国科学院 　主办：中国科学院文献情报中心 　中国生物技术发展中心 　中国生物工程学会