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1、(10)申请公布号 CN 102492614 A (43)申请公布日 2012.06.13 CN 102492614 A *CN102492614A* (21)申请号 201110393692.7 (22)申请日 2011.12.01 C12M 1/16(2006.01) C12M 1/12(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12N 1/14(2006.01) (71)申请人 中国科学院过程工程研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条 1 号 (72)发明人 陈洪章 贺芹 王玉美 (54) 发明名称 一种用于固液分相微生物发酵方法 (57) 摘要 本发明提供。
2、了一种用于固液分相微生物发酵 方法， 通过一套透析固态发酵装置实现。 该装置为 一圆柱形无菌发酵罐， 内置多个透析装置， 透析装 置材料为透析袋、 中空纤维膜、 玻璃纸、 陶瓷等多 孔材料， 内部装液态培养基， 菌体接种在透析材料 外表面， 不与培养基直接接触， 而是通过渗透吸收 透析装置内液态培养基营养成分 ； 发酵过程菌体 的生长、 反应以气相为连续相， 属于广义的固态发 酵。这种发酵方式有利于菌体与基质、 发酵液分 离， 缩短菌体生长的延滞期， 增加菌体的有效发酵 面积， 而且易于放大。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家。
3、知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种固液分相微生物发酵方法， 通过透析固态发酵装置实现， 所述透析固态发酵装 置为一内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐， 罐体侧面上部、 下部分别安装一个接种窗， 为透析装置多点接种， 罐盖设有进料口和排气口， 罐底设有出料口和进气口， 进料口为发酵 前进料和不同发酵时间补料入口 ； 同时在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生长所 需氧气， 整个装置实现间歇补料固态发酵。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于发酵过程中， 固相与液相分相， 固相提供菌 体附着与生长空间， 液相。
4、提供营养物质， 实现物质交换。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于透析装置的材料为透析袋、 中空纤维膜、 玻 璃纸、 陶瓷等多孔材料。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于不同发酵时间向发酵罐中通气， 无菌空气 以脉动式通入。 权 利 要 求 书 CN 102492614 A 2 1/2 页 3 一种用于固液分相微生物发酵方法 技术领域 0001 本发明属于微生物发酵技术领域， 涉及一种用于固液分相微生物发酵方法， 特别 涉及透析原理与固态发酵结合的透析固态发酵方式。 背景技术 0002 固态发酵经历了由传统固态发酵方式到现代固态发酵方式的发展， 广义上固态发 酵是指。
5、一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程， 既包括固态基质悬浮在液体中 的深层发酵， 也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程， 是一种典型的固液分相微生物发酵方式。但发酵结束后微生物与固态基质分离困难， 不适 于以菌体或胞内产物为目的的发酵 ； 产物的后续分离、 提取困难， 成本高。 0003 透析培养法最早被发明用于培养细菌生产外毒素等， 其原理是利用透析膜将培养 物和培养基分开， 而细菌仍接种在液态培养基中， 并没有离开富营养理论， 也称为过剩营 养， 培养基比培养物为101， 甚至更高， 这使得原料极大浪费。 同时， 虽然菌体排泄物或发 酵产物可透过透析袋。
6、进入培养基室， 能延长微生物生长期， 但液态发酵完成后得到的发酵 液， 实际上是目的产物与培养基残液、 各种代谢废物和杂质的混合物， 从中分离、 纯化目的 产物的成本高， 占整个发酵生产过程的 60以上。有实用新型专利公开了一些新的微生物 透析培养装置， 如中国专利 85203531 和中国专利 200810243971.3， 但培养室内部只填充单 个透析培养膜， 装置的有效利用率不高、 装料系数低， 且其所用材料和容器的限制使得放大 困难， 并且菌体的生长、 发酵均没有离开富营养理论。 0004 借 鉴 透 析 培 养 细 菌 的 思 路， 将 透 析 原 理 用 于 培 养 真 菌， 如 。
7、发 明 专 利 200410046776.3 中所述的用于培养微生物超大致密菌团的透析培养装置， 该装置能方便地 配制、 灭菌、 消毒和传输培养基， 补充水分、 养料等， 而且微生物始终保持自然生长状态， 不 与培养基相混合， 大大简化了发酵的后处理工作， 但是该装置中多个透析反应器数量上的 增加并没有从根本上增加菌体的有效生长面积。而且该专利只是针对获得超大致密菌团。 0005 为解决固态发酵基质与菌体分离困难的问题， 并结合透析原理为微生物提供液态 培养基营养， 本发明提供了一种用于固液分相微生物发酵的透析固态发酵方法， 透析材料 内部装液态培养基， 菌体接种在透析材料外表面， 不与培养基。
8、直接接触， 而是通过渗透吸收 透析材料内液态培养基营养成分 ； 发酵结束后菌体与透析材料可直接分离， 发酵液可直接 收集， 最终实现了易于微生物发酵和产物分离的固液分相发酵方式。该方法的核心是一套 透析固态发酵装置， 为一个内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐。透析装置为由透析材 料制成的圆柱型， 发酵罐罐体侧面上部、 下部分布安装一个接种窗， 为透析装置多点接种， 同时可以随时观察罐内菌体的生长情况。罐盖设有进料口和排气口， 罐底设有出料口和进 气口， 进料口为发酵前进料和发酵后期的补料入口， 在不同发酵时间向发酵罐中通气以维 持菌体生长所需氧气。整个装置实现间歇补料固态发酵。发酵后期的补料一。
9、是为了满足菌 体生长的营养， 二是为了保持固液界面的水活度。 0006 对于胞内产物的发酵， 这种发酵方式有利于菌体与基质分离， 直接获得菌体 ； 而对 说 明 书 CN 102492614 A 3 2/2 页 4 于胞外产物的发酵， 微生物直接将发酵产物分泌、 渗透到培养液中， 可直接获得发酵液， 无 需分离菌体。该固液分相发酵方式很好的实现了发酵微生物与发酵液的固液分离， 有利于 产物的后续提取、 精制。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种高效发酵， 利于菌体与基质、 菌体与发酵液分离的新型 固液分相发酵方式。 0008 本发明的技术方案如下 ： 0009 一种固液分相微生物发酵方。
10、法， 通过透析固态发酵装置实现， 所述透析固态发酵 装置为一内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐， 罐体侧面上部、 下部分别安装一个接种 窗， 为透析装置多点接种， 罐盖设有进料口和排气口， 罐底设有出料口和进气口， 进料口为 发酵前进料和不同发酵时间补料入口 ； 同时在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生 长所需氧气， 整个装置实现间歇补料固态发酵。 0010 所述发酵过程中， 固相与液相分相， 固相提供菌体附着与生长空间， 液相提供营养 物质， 实现物质交换。 0011 所述透析装置的材料为透析袋、 中空纤维膜、 玻璃纸、 陶瓷等多孔材料。 0012 本发明在不同发酵时间向发酵罐中通气， 。
11、无菌空气以脉动式通入。 附图说明 0013 附图为本发明的装置结构示意图。 0014 其中 ： 1- 透析袋 2- 接种窗 3- 排气口 4- 进料口 5- 出料口 6- 进气口 具体实施方式 0015 下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。 0016 圆柱状发酵罐罐体内径为 6cm， 内部布置七个透析袋 1， 圆心处一个， 其余六个平 均分布在其周围， 发酵罐体的有效发酵体积利用率达50。 罐体上部、 下部分别安装一个接 种窗 2， 为透析袋多点接种。罐体上部装有进料口 4 和排气口 3， 下部设有出料口 5 和进气 口 6， 进料口 4 为发酵前进料和不同发酵时间补料入口 ； 同时在不同发酵时间向发酵罐中通 气以维持菌体生长所需氧气， 整个装置实现间歇补料固态发酵。 0017 采用 MD44 型号的透析袋， 发酵拟茎点霉属菌株 Phomopsis sp.B29 培养 6d 后透析 固态发酵培养时菌丝生长旺盛， 生物量达到 26.4g/L， 较静止固态发酵提高 73.68， 较液 态静置发酵提高 57.1。 说 明 书 CN 102492614 A 4 1/1 页 5 说 明 书 附 图 CN 102492614 A 5 。