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2017 Vol.36 No.12 Serial No.310
China Brewing
透明质酸发酵过程的动力学模型
丁勇，赵郁聪*
ExperienceExchanges
(1.决西科技大学食品与生物工程学院，快西西安710021;2.快西科技大学轻工科学与工程学院，陕西西安710021）
摘要：构建透明质酸发酵动力学模型可反映发酵过程中菌体生长量、基质消耗量及透明质酸产量之间的变化规律，采用兽疫链球菌（Streptococcus zoocpidemicus)进行据瓶发酵，利用MATLAB软件对透明质酸含量、还原糖残量、菌体量的实验数据进行了非线性规划，建立了透明质酸生成动力学的模型对拟合值与实验值进行比较，发现其吻合度较好，相对误差<5%.本模型适用于培养基初
糖质量浓度<30g/L的分批发酵，为透明质酸的产业化生产放大、发酵过程的工艺设计和管理控制提供科学的依据。关键词：透明质酸：兽疫链球菌：发醇动力学
中图分类号：TQ929.2
文章编号：0254-5071(2017)12-0126-04
doi:10.11882/j.issn.02545071.2017.12.026
Kinetic model ofthehyaluronicacidfermentationprocess
DING Yong',ZHAO Yucong**
(I.Schoo/ of Food and Bioengineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xian, 710021, China,
2.School of Light Industry, Shaanxi University of Science and Technology, Xian, 710021, China)
Abstract: The construction of hyaluronic acid fermentation kinetics model can reflect the change rules between the biomass variation, substrate con sumption and hyaluronic acid production in the fermentation process. The hyaluronic acid was femented in shake flask by Streptococcus zooepi-demicus, the hyaluronic acid content, reducing sugar residue content and bacterial amount were conducted with nonlinear programme, and the kinetic model of hyaluronic acid production was established by MATLAB software. The fited value was coincided with the experimental value, and the rela-tive error was less than 5%. The model was applicable to the batch fermentation in the medium with initial glucose concentration less than 30 g/L, and it could provide scientific basis for the industrial production amplification of hyaluronic acid, fermentation technology design and operation management.
Key words: hyaluronic acid; Streptococcus zooepidemicus; fermentation kinetics
透明质酸（(hyaluronicacid，HA）是由N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸以β-1.3-糖着键和β-1.4-糖者键连接面成的二糖单位重复构成的直链粘多糖。广泛存在于高等动物的结缔组织和微生物英膜中。HA的生理功能多种多样，如其良好的粘弹性在关节腔中可起到润滑和保护的作用；可使细胞之间黏合在一起，保证了正常的细胞代谢及组织保水作用，并保护细胞不受病原菌的侵害，在皮肤中起到保持水分的作用，使皮肤具有良好的弹性和韧性。近年来用HA治疗骨关节疾病以及HA对疼痛和炎症的缓解作用，预防术后粘连和对软组织修复的显著效果。透明质酸-纳米银复合凝胶在临床创伤包缚材料领域有潜在的应用价值围，透明质酸在癌症转移控制药物及新颖药物载体设计有广泛应用围。
传统获得HA的方法是动物组织提取法，但该方法存在原料不足、工艺复杂、纯度低、生产成本昂贵等缺点。 1983年日本资生堂成功开发出微生物发酵法生产的HA，
收稿日期：2017-10-04
基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目(14JK1089)
从此克服了组织提取法的诸多缺点，成为现下国外主流的生产方法。目前国内的HA生产厂家大多还采取组织提取法，但收率低、提纯难、成本高、质量差、难以大规模生产，无法满足国内市场的需求，还需从国外大量进口。本研究通过对兽疫链球菌（Streptococcus zooepidemicus）ATCC-39920生产透明质酸的发酵动力学进行研究，旨在为透明质酸的放大实验、发酵过程的工艺设计和管理控制提供科学的依据。
1材料与方法 1.1材料与试剂 1.1.1菌种
兽疫链球菌（Streptococcuszooepidemicus）：陕西科技大学食品与生物工程学院诱变保藏（原始菌株编号： ATCC-39920，来源于美国国家菌种保藏中心），实验室保
藏号Sz560。 1.1.2 培养基
斜面培养基：葡萄糖10g/L，牛肉膏3g/L,蛋白陈10g/L，
作者简介：丁勇（1974-），男，讲师，博士研究生，研究方向为发醇工程。*通讯作者：郁聪(1975-)，女，副教授，博士研究生，研究方向为发醇工程，