第18卷第3期 2018年6月
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过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
Vol.18 No.3 June2018
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217318
基于发酵动力学模型的小球藻高密度发酵培养周有彩"，何勇锦12，李林声，王明兹12，陈必链12，郑行3
(1.福建师范大学生命科学学院，福建福州350117；2.福建师范大学工业微生物教育部工程研究中心，福建福州350117;
3.福清市新大泽螺旋藻有限公司，福建福清350300)
摘要：构建了50L发酵罐小球藻分批培养动力学模型，采用补料策略高密度发酵培养小球藻，考察了补料发酵过程中碳源的利用情况，采用实时荧光定量PCR技术分析了蛋白质合成关键酶二氨基庚二酸异构酶(dapF)、柠檬酸合成酶(CS)和葡萄糖-6-609090 g/(L-h)，葡萄糖的细胞得率为0.56g/g，发酵过程中葡萄糖和尿素浓度对小球藻的dspF,CS和G6PDH基因表达量有重要影响关键词：小球藻：发醇动力学；补料培养：高密度；基因表达
中图分类号：Q939.97
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2018)03-0624-08
HighCellDensityFermentationof ChlorellaBased onKineticsModel
Youcai ZHOU',Yongjin HE-2,Linsheng LP,Mingzi WANGi-2,Bilian CHENI2*,Xing ZHENG
(I. School of Life Science, Fujian Normal University, Fuzhou, Fujian 350117, China;
2. Engineering Research Center of Industrial Microbiology, Ministry of Education, Fuzhou, Fujian 350117, China,
3. Fuqing King Dnarmsa Spriulina Co., Ltd., Fuqing, Fujian 350300, China)
Abstract: The kinetic model of batch fermentation of Chlorella sp. MBFJNU-17 in a 50 L fermenter was built, fed-batch strategy for high cell density cultivation was established. The application of carbon source was investigated. Furthermore, real-time quantitative PCR was used to determine the gene expression levels of key metabolic enzymes such as diaminopimelate isomerase (dapF), citrate synthasc(CS) and glucose6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) in fed-batch fermentation. The results showed that the cell dry weight of a (8ee g/g, respectively, after fed-batch culture for 120 h. The gene expression levels of dapF, G6DPH and CS of Chlorella sp. MBFJNU-17 were strongly related with the concentrations of glucose and urea during the fermentation.
Key words: Chlorella sp. MBFJNU-17; fermentation kinetics; fed-batch culture; high cell density; gene expression
1前言
小球藻(Chlorellapyrenoidosa)可通过光自养方式培养，但生物量低、培养周期长、占地面积大、采收成本高[2.3]，影响其规模化培养及应用。传统的微生物发酵技术用于小球藻培养可不依赖光照、减少占地面积、降低微藻采收的能耗[4,5]，关于异养发酵培养小球藻的报道[主要研究优化补料策略、提高产物合成、分析基质代谢等.Palabhanvi等17)在7.5L反应器中通过补料分批发酵培养小球藻，最高生物量达90.15g/L，生长速率为
收稿日期：201709-20，修回日期：201710-24
基金项目：“十三五"海洋经济创新发展示范项目子课题(编号：FZHJ04)
19.75g/(L-d).Zheng等(8)利用5L发酵罐培养耐温性小球藻Chlorellasorokiniana，采用补料策略，最高细胞密度可达103.8g/L.Singhasuwan等19研究了C/N摩尔比对小球藻异养生长的影响，结果表明，在C/N比为29:1 的条件下，经4d发酵，最大生长速率为0.68g/(Ld)，指数生长阶段葡萄糖得率为0.62g/g
发酵动力学可模拟发酵过程的动态特征，为工业化生产、培养控制提供理论基础[10],Sachdeva等[!]通过 Droop细胞配额模型预测原壳小球藻细胞生物质的生长，在碳源过量的条件下模拟细胞利用率的变化和预测
作者简介：周有彩(1992-)），男，福建省三明市人，硕士研究生，微生物学专业；陈必链，通讯联系人，E-mail:chenbil@fjnu.edu.cn 引用格式：周有彩，何勇锦，李林声，等，基于发醇动力学模型的小球藻高密度发酵培养，过程工程学报，2018，18(3)：624-631
ZhouC, HeJ,LiS,et al. High CellDensity Fementationof ChlorellaBased onKineticsModel (in Chinese).Chin.J.Process Eng 2018, 18(3): 624631, DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217318
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