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基于5L臺式生物反應器的蝦青素高產放大工藝研究

瀏覽次數:155 發布日期:2025-5-7  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

引言
在之前的文章中,我們對蝦青素生產工藝的快速優化進行了研究,最終使用野生紅法夫酵母,在500mL一次性生物反應器系統上實現了7.6倍的產量提升。(詳見下方藍色鏈接)

7.6倍產量提升的蝦青素生產工藝快速優化

本次研究依舊使用野生型紅法夫酵母,在Intelli-Ferm A(G3) 5L臺式生物反應器上進行蝦青素放大生產的工藝研究。最終蝦青素的含量達到了400.62mg/L,顯著高于文獻報道的野生型紅法夫酵母菌株表達水平[3-5]

材料與方法
菌株:

紅法夫酵母:菌株編號GDMCC 2.218;
來源:廣東省微生物菌種保藏中心。

培養基:
初始培養基和補料培養基,由實驗室前期優化獲得。

蝦青素的測定方法:
1) 蝦青素的處理選用酸熱法[6]
2) 紅法夫酵母蝦青素的分析:采用HPLC法進行分析測試[7]
蝦青素標準品:Sigma-Aldrich(純度≥97%),按照不同的濃度梯度(20mg/L,40mg/L,60 mg/L,80 mg/L,100 mg/L)做標準曲線;
液相設備:Waters XBridge C18柱 (4.6×50mm);流動相:甲醇-水(95:5);流速:1mL/min;檢測波長:475nm。

實驗設備:
設備:Intelli-Ferm A(G3) 5L臺式生物反應器(迪必爾生物);Arc HPLC(Waters)

表1工藝參數設置

實驗場所:
迪必爾生物 應用技術與工程研究中心(CARE)

結果與分析
1)按照表1的工藝條件設計進行過程控制,搖瓶種子OD600 14,按照5%的接種量接種于生物反應器,本批次發酵培養172h,如圖3所示,隨著培養時間的進行,蝦青素的產量逐漸增加,到生長階段后期蝦青素的產量呈緩慢下降趨勢做后放罐處理。其最優結果為發酵培養165h時, OD600 52.1,濕重124.1g/L,蝦青素的含量為400.62mg/L,其結果優于很多文獻報道的紅法夫酵母菌株的蝦青素的表達量[3-5]。  


圖3  Intelli-Ferm®  A(G3)蝦青素生產曲線

2)如圖4所示,在紅法夫酵母生產蝦青素的培養過程中,各參數指標(pH、DO、溫度等)整體控制非常平穩,保證了參數條件的穩定性。因此,迪必爾生物自主研發的Intelli-Ferm A (G3) 生物反應器可以很好的應用到紅法夫酵母生產蝦青素的放大培養工藝中。


圖4 蝦青素發酵生產培養過程中主要參數控制曲線

3)如圖5所示,隨著培養過程的進行,蝦青素的含量也在快速的生產,發酵菌液的顏色也由淺黃色慢慢的變成深紅色。


圖5 蝦青素生產的培養系統及罐體局部放大圖

4)如圖6所示,本批次最高蝦青素產量的HPLC分析圖譜(培養165h),可以很明顯的看到該分析方法中蝦青素的出峰時間在1min左右,且有很明顯的峰譜圖。


圖6 蝦青素的HPLC分析圖譜

Intelli-Ferm A(G3)臺式生物反應器作為該系列第三代產品,對控制器、軟件及罐體進行全面升級,具備全能軟硬件。包含12寸高清觸摸屏、支持遠程監控的高清攝像頭、豐富的過程控制分析設備接口;支持玻璃和一次性罐體;內置D2MS Embeded滿足多種控制需求;支持光照培養工藝。
迪必爾生物
 
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注:本文實驗數據及圖片版權歸迪必爾生物工程(上海)有限公司所有,未經授權禁止轉載。
原文作者:應用技術與工程研究中心(CARE)石興利。

參考文獻
[1]姜文濤,韓麗影,等. 產蝦青素紅法夫酵母的發酵工藝優化[J]. 飼料博覽
[2]徐學明, 金征宇, 劉當慧. 法夫酵母產蝦青素的補料發酵[J].食品與生物技術學報, 
[3]宋超,王際暉,等.紅法夫酵母分批發酵產蝦青素條件的優化[J].中國釀造
[4]魯明波,朱薿,等.兩階段法培養紅法夫酵母生產蝦青素[J].生產與科研經驗
[5]肖安風,倪輝,等.法夫酵母產蝦青素的反復分批及反復分批補料發酵[J].生物工程學報
[6]李賢宇,肖冬光. 紅法夫酵母細胞內蝦青素的提取方法研究[C]工業微生物研討會
[7]饒毅,曾戀情,等.高效液相法測定蝦青素的含量[J].江西中醫藥大學學報
發布者:迪必爾生物工程(上海)有限公司
聯系電話:021-57640001
E-mail:l@parallel-bioreactor.com

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