黑曲霉c71分批发酵动力学模型的构建-河南师范大学.pdfVIP

第38卷第2期 河南师范大学学报(自然科学版) V拼．38No．2 HenanNormal Science) Mar．2010 2010年3月 Journal University(Natural of 文章编号：1000--2367(2010)02--0148--04 黑曲霉C7 1分批发酵动力学模型的构建 聂国兴1，宋东蓥1，明 红2，胡晓龙2，高 航2 (1．河南师范大学生命科学学院，河南新乡453007；2．新乡医学院生命科学技术系，河南新乡453003) 摘 要：以黑曲霉C71为出发菌株，分批发酵生产木聚糖酶，在发酵过程中每隔8h取样，测定菌体细胞浓 度、总糖与还原糖含量和木聚糖酶活力，探讨了发酵过程中菌体生长、产物合成及基质消耗的特性．基于Logistic和 耗动力学模型．结果表明，模型计算值与实验数据拟合良好，基本反映了黑曲霉C71分批发酵过程的动力学特征． 黑曲霉C71分批发酵过程中菌体生长与产物合成属于部分生长偶联型． 关键词：木聚糖酶；黑曲霉；分批发酵；动力学模型；非线性拟合 中图分类号：Q814；TQ925 文献标志码：A 木聚糖水解酶系(Xylanolyticenzyme 乙酰基木聚糖酯酶和酚酸酯酶[1]，可降解自然界中大量存在的半纤维素．其在饲料、食品、造纸、纺织、医药及能源等领域的应 用日益广泛．木聚糖酶可从动物、植物和微生物中获得，其生产主要依靠真菌、细菌等微生物的发酵[2]．目前对于微生物发酵 生产木聚糖酶的研究主要集中在菌种选育[3]、发酵条件优化n]、木聚糖酶的酶学性质[53等方面，对于木聚糖酶发酵动力学方 面的研究较为少见． 本文对黑曲霉C71分批发酵生产木聚糖酶的动力学进行了研究，建立了黑曲霉C71发酵生产木聚糖酶的生长动力学模 型、产物合成动力学模型和基质消耗动力学模型．动力学模型的构建对于了解菌体生长、木聚糖酶形成机制、实现发酵条件优 化与发酵过程自动化控制具有重要意义． 1材料与方法 1．1供试菌种 黑曲霉(Aspergillusniger)C71，由河南师范大学水产动物营养与饲料学实验室选育． 1．2培养基及发酵条件 1．2．1斜面培养基PDA培养基．将菌种接种于斜面上，30℃培养2～4d，当培养基上出现黑色孢子时制备菌悬液，备用． 1．2．2种子培养基斜面培养基不加琼脂即可．250ml三角瓶中装入50ml培养基，用无菌封口膜封口，灭菌后接种，30℃、 h． 120r·minl振荡培养12～24 0．05％， NaCl0．03％，Tween80 h． 0．03％．按10％的接种量接入菌悬液，30℃，120r·min-1振荡培养96 1．3分析方法 500 000 菌体浓度：湿重法．发酵液4 r·min_1离心15min，上清液作为待测酶液，再将沉淀7 r·min-1离心15min。弃上 清，晾干，称量沉淀质量． 木聚糖酶活力测定：参见文献[6]． 总糖和还原糖含量测定：DNS法]． 1．4发酵动力学模型构建的理论分析 1．4．1菌体生长动力学模型Logistic方程常用于描述细胞生长动力学[8]，其形式为： TdX--／z．x(1一兰)． (1) 收稿日期：2009一10—20 基金项目：河南省重点科技攻关项目(092102210127)；河南省水产养殖学重点学科资助项目 作者简介：聂国兴(1971一)，男，河南长垣人，河南师范大学副教授，博士，主要从事水产动物营养与饲料科学研究．