葡萄糖发酵生产ε-聚赖氨酸工艺优化.pdf

分类号 密级


硕 士 学 位 论 文



题 目： 葡萄糖发酵生产 ε-聚赖氨酸工艺优化

英文并列题目：Optimization of ε-poly-L-lysine production with

glucose as carbon source

研 究 生： 许永杰

专 业： 发酵工程

研 究 方 向： 发酵工学

导 师： 毛忠贵 教授

指导小组成员： 陈旭升 副教授

学位授予日期： 二〇一七年六月十九日


答辩委员会主席： 陆健

江 南 大 学

地址：无锡市蠡湖大道 1800 号

二○一七年六月
摘 要
摘 要
ε-聚赖氨酸（ε-PL）是一种由 L-赖氨酸单体脱水缩合形成的同型聚合物，主要采用
液体发酵的方式获得。ε-PL 主要应用在食品防腐保鲜上。本实验室前期以甘油为碳源进
行了许多工艺方面的研究，并达到了很高的发酵水平。但相比于以甘油为碳源发酵，以
葡萄糖为碳源发酵具有产物 ε-PL 抑菌效果好，发酵下罐体积高等优点，因此本论文以
葡萄糖为发酵碳源，对碳氮源流加条件和发酵工艺进行了优化，确定了最佳的葡萄糖发
酵生产 ε-PL 工艺，并放大至 50 L 和 10 m3 规模发酵罐。最后探究了树脂吸附原位分离
耦合 ε-PL 发酵的工艺。主要研究结果如下：
（1）确立了 ε-PL 补料-分批发酵过程中最佳的碳氮源流加条件。首先确定了最适初
始葡萄糖浓度为 90 g·L-1。通过比较不同葡萄糖补料方式对补料-分批发酵的影响，在 5 L
搅拌式发酵罐中确定了 10-30 g·L-1 葡萄糖浓度范围的脉冲补料是最佳葡萄糖补料方式。
在此基础上考察了不同补料葡萄糖浓度对发酵的影响，发现补料葡萄糖浓度可控制在
700-900 g·L-1 浓度范围，其适当降低还会增加发酵液总体积。通过比较两个氨氮浓度范
围对补料分批发酵的影响，确定了 - g·L-1 的氨氮浓度范围更有利于发酵。在此基
础上，比较了硫酸铵脉冲补料和变速补料对发酵的影响，最终确定了 g·L-1 氨氮浓度
的脉冲补料是最佳硫酸铵补料方式。
（2）确定了以葡萄糖为碳源的最佳发酵工艺。通过比较 pH 两阶段发酵和 pH 冲击
发酵的发酵情况，确定了 pH 冲击发酵更适合 ε-PL 生产，并考察了恢复 pH、冲击时间、
最低冲击 pH、中后期溶氧水平对发酵的影响，优